JP2022170736A - separation membrane - Google Patents

separation membrane Download PDF

Info

Publication number
JP2022170736A
JP2022170736A JP2022074186A JP2022074186A JP2022170736A JP 2022170736 A JP2022170736 A JP 2022170736A JP 2022074186 A JP2022074186 A JP 2022074186A JP 2022074186 A JP2022074186 A JP 2022074186A JP 2022170736 A JP2022170736 A JP 2022170736A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
separation membrane
membrane
water
temperature
region
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022074186A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
小崎陽一郎
Yoichiro KOZAKI
小林憲太郎
Kentaro Kobayashi
金森智子
Satoko Kanamori
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toray Industries Inc filed Critical Toray Industries Inc
Publication of JP2022170736A publication Critical patent/JP2022170736A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

To provide a separation membrane which prevents clogging and can obtain a permeation liquid having excellent flavor.SOLUTION: A separation membrane has a layer having a spherical structure, wherein the spherical structure contains a polyvinylidene fluoride-based resin, a thickness L of the layer is 60 μm or more and 500 μm or less, the layer has a first surface and a second surface, an existential quantity Pmax/Pmin of a region Spmax with a maximum existential quantity of a polysaccharide component to a region Spmin with a minimum existential quantity thereof in a polysaccharide closed state obtained by a polysaccharide closed test in the regions partitioned with a width of 5 μm in a film thickness direction is 100.8 or more and 102.5 or less, seven or more regions with a width of 5 μm exist between the Spmax and the Spmin, and the Spmax is a region close to the first surface than the Spmin.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、発酵工業分野、食品工業分野などでの膜モジュールを用いた発酵液のろ過中に、目詰まりが発生しにくく、しかも薬品洗浄に対する耐久性に優れる分離膜に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a separation membrane that is resistant to clogging during filtration of fermented liquid using a membrane module in the fermentation industry, food industry, etc., and has excellent durability against chemical cleaning.

食品分野における発酵液の処理においては、従来、発酵後のビール、ワイン中の酵母、固形物、コロイド等の除去するために珪藻土が利用されていたが、珪藻土自体の安全性や使用済みの珪藻土は焼却処分できず、また、大量に使用するため廃棄にかかるコスト高の問題があった。そこで、近年、装置の小型化に優れる限外ろ過膜や精密ろ過膜等の分離膜による発酵液の処理が注目されている。 In the treatment of fermented liquid in the food industry, diatomaceous earth was conventionally used to remove yeast, solids, colloids, etc. in beer and wine after fermentation. cannot be incinerated, and there is a problem of high disposal costs due to the large amount of use. Therefore, in recent years, attention has been paid to the treatment of fermented liquid using separation membranes, such as ultrafiltration membranes and microfiltration membranes, which are excellent in miniaturization of devices.

ビールおよびワイン等の発酵液を分離膜モジュールで処理する際には、除去された微生物類やその破砕物、コロイド等からなる層が膜面上で形成されて膜が目詰まりして、ろ過圧の上昇やろ過速度の経時的な減少が生じる、つまり分離膜のファウリングが起きやすいという問題があった。 When fermented liquids such as beer and wine are processed in a separation membrane module, a layer consisting of removed microorganisms, their crushed products, colloids, etc. is formed on the membrane surface, clogging the membrane and increasing the filtration pressure. There is a problem that the separation membrane tends to cause an increase in the filtration rate and a decrease in the filtration rate over time, that is, the fouling of the separation membrane tends to occur.

膜面が目詰まりしにくく、ろ過性を発揮できる膜構造として、分離膜の片側の表面孔径が除去したい物質よりも大きく、もう一方の表面または膜厚部のいずれかの範囲に最小孔径層を持ち、膜の内部に不純物を捕捉する、いわゆるデプスろ過が可能な膜が開発されている(特許文献1)。 As a membrane structure that prevents clogging of the membrane surface and exerts filtration performance, the surface pore size of one side of the separation membrane is larger than the substance to be removed, and the minimum pore size layer is placed on either the surface of the other side or the membrane part. A membrane capable of so-called depth filtration, in which impurities are captured inside the membrane, has been developed (Patent Document 1).

さらに、特許文献2および3には、親水性高分子を含有し、非対称構造を持つ、ビールろ過用中空糸膜が開示されている。 Furthermore, Patent Documents 2 and 3 disclose a hollow fiber membrane for beer filtration containing a hydrophilic polymer and having an asymmetric structure.

WO2016/006611号公報WO2016/006611 WO2016/182015号公報WO2016/182015 WO2017/155034号公報WO2017/155034

近年、飲料のろ過において、目詰まりのしにくさだけでなく、透過液の風味の改善についても要求が高まっている。
本発明によれば、発酵工業分野、食品工業分野などでの膜モジュールを用いた発酵液のろ過中に、目詰まりが発生しにくく、しかも優れた香味を持つ透過液を得ることのできる分離膜が提供される。
In recent years, in the filtration of beverages, there is an increasing demand not only for clogging resistance but also for improving the flavor of the permeated liquid.
INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, a separation membrane that is less prone to clogging during filtration of a fermentation liquid using a membrane module in the fields of the fermentation industry, the food industry, etc., and is capable of obtaining a permeate having an excellent flavor. is provided.

本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、所定の方法で多糖水溶液をろ過し閉塞させたとき閉塞状態が一定範囲である分離膜により、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明は以下の[1]~[3]のいずれかの構成をとる。
As a result of intensive studies, the present inventors found that the above-described problems can be solved by a separation membrane in which the clogged state is within a certain range when the polysaccharide aqueous solution is filtered and clogged by a predetermined method, and the present invention has been completed. reached.
The present invention has any one of the following configurations [1] to [3].

[1]球状構造を有する層を備える分離膜であって、前記球状構造がポリフッ化ビニリデン系樹脂を含有し前記層の厚みLが60μm以上500μm以下であり、前記分離膜は、第1面および第2面を有し、前記分離膜の断面において、膜厚方向に5μm幅で区切られた領域のうち、下記多糖閉塞試験で得られた多糖閉塞状態における多糖成分の存在量が最大の領域Spmaxと最小の領域Spminにおける多糖成分の存在量比Pmax/Pminが100.8以上102.5以下であり、SpmaxとSpminの間に前記5μm幅の領域が7つ以上存在し、かつSpmaxがSpminより第1面に近い領域である分離膜。
多糖閉塞試験:平均分散径が100nm以上1000nm以下の水溶性多糖成分を2.0重量%含有し、エタノールを5.0重量%含有する水溶液を2.0m/m/dayで第1面に供給することで定流量ろ過し、膜間差圧が初期膜間差圧の10倍になった時点でろ過を停止させる。
[1] A separation membrane comprising a layer having a spherical structure, wherein the spherical structure contains a polyvinylidene fluoride-based resin and the layer has a thickness L of 60 μm or more and 500 μm or less, and the separation membrane has a first surface and a Region Sp having the second surface and having the largest amount of polysaccharide components in the polysaccharide clogging state obtained in the following polysaccharide clogging test, among the regions separated by a width of 5 μm in the film thickness direction in the cross section of the separation membrane The polysaccharide component abundance ratio P max /P min in the region Sp min that is the minimum of max is 10 0.8 or more and 10 2.5 or less, and the 5 μm wide region is 7 or more between Sp max and Sp min A separation membrane that is present and in which Sp max is a region closer to the first surface than Sp min .
Polysaccharide occlusion test: An aqueous solution containing 2.0% by weight of a water-soluble polysaccharide component having an average dispersion diameter of 100 nm or more and 1000 nm or less and 5.0% by weight of ethanol was applied to the first surface at 2.0 m 3 /m 2 /day. Filtration is performed at a constant flow rate by supplying to , and the filtration is stopped when the transmembrane pressure difference becomes 10 times the initial transmembrane pressure difference.

[2]多糖成分の存在量比が3×Pmin未満となる領域のうち、最も第1面に近い領域をSp(min-1)とSpmaxとの間に前記5μm間隔の領域が5つ以上存在する、[1]に記載の分離膜。 [2] Among the regions where the abundance ratio of the polysaccharide component is less than 3 × P min , the region closest to the first surface is Sp (min−1) and Sp max , and there are five regions at intervals of 5 μm The separation membrane according to [1], comprising the above.

[3]前記領域のうち、下記式(1)で表される融解熱量Qが最大の領域Sqmaxと最小の領域Sqminにおける融解熱量比Qmax/Qminが2.0以上50.0以下であって、
SqmaxとSqminの間に前記5μm幅の領域が7領域以上存在し、かつSqmaxがSqminより第1面に近い領域である[1]または[2]に記載の分離膜。
[3] Among the above regions, the heat of fusion ratio Q max /Q min in the region Sq max where the heat of fusion Q i is the maximum and the region Sq min where the heat of fusion Q i is the minimum expressed by the following formula (1) is 2.0 or more and 50.0 and
The separation membrane according to [1] or [2], wherein seven or more 5-μm-wide regions exist between Sq max and Sq min , and Sq max is a region closer to the first surface than Sq min .

Figure 2022170736000001
Figure 2022170736000001

dq/dt:領域Sにおける体積当たり示差走査熱量変化(J/K/cm
t:走査温度(K)
dq i /dt: Differential scanning calorimetry change per volume in region Si (J/K/cm 3 )
t: scanning temperature (K)

本発明によれば、発酵工業分野、食品工業分野などでの膜モジュールを用いた発酵液のろ過中に、目詰まりが発生しにくく、しかも透過された発酵液の香味に優れる分離膜が提供される。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, a separation membrane is provided in which clogging is less likely to occur during filtration of a fermented liquid using a membrane module in the fields of the fermentation industry, the food industry, etc., and the permeated fermented liquid has an excellent flavor. be.

<分離膜>
(1)球状構造層
本発明の分離膜は、多孔質膜であり、球状構造を有する層(以下、「球状構造層」と呼ぶ)を備える。球状構造がポリフッ化ビニリデン系樹脂を含有し、球状構造層の厚みLが60μm以上500μm以下である。球状構造層の少なくとも一方の面に他の層が設けられていてもよい。すなわち、分離膜は2つ以上の層を有してもよい。
前記厚みが60μm以上あることで多糖水溶液のろ過に十分な強度の分離膜が得られる。また、前記厚みが500μm以下であることで、前記分離膜を充填して膜モジュールを作製した時に、十分に大きな膜面積が得られる。
<Separation membrane>
(1) Spherical Structure Layer The separation membrane of the present invention is a porous membrane and includes a layer having a spherical structure (hereinafter referred to as "spherical structure layer"). The spherical structure contains a polyvinylidene fluoride-based resin, and the thickness L of the spherical structure layer is 60 μm or more and 500 μm or less. Another layer may be provided on at least one surface of the spherical structure layer. That is, the separation membrane may have two or more layers.
When the thickness is 60 µm or more, a separation membrane having sufficient strength for filtering the polysaccharide aqueous solution can be obtained. Further, when the thickness is 500 μm or less, a sufficiently large membrane area can be obtained when a membrane module is produced by filling the separation membrane.

球状構造は、球状の樹脂であり、互いに連結することで多孔質構造を形成する。 A spherical structure is a spherical resin, which is connected to each other to form a porous structure.

(2)多糖の閉塞性
本発明の分離膜では、多糖閉塞試験によって、多糖成分が膜厚方向に特定の分布を示す。
(2) Occlusion property of polysaccharide In the separation membrane of the present invention, the polysaccharide component exhibits a specific distribution in the film thickness direction by the polysaccharide occlusion test.

多糖閉塞試験では、平均分散径が100nm以上1000nm以下の水溶性多糖成分を2.0重量%含有した5.0重量%エタノール水溶液を2.0m/m/dayで分離膜の第1面に供給することで定流量ろ過し、膜間差圧が初期膜間差圧の10倍になった時点でろ過を停止させる。さらに純水を約1.0L/m通水した後、カミソリ片刃を用いてサンプルを切り出し、アルゴンガスクラスターイオンビームエッチングにより断面のクリーニングを行う。 In the polysaccharide clogging test, a 5.0 wt% ethanol aqueous solution containing 2.0 wt% of a water-soluble polysaccharide component having an average dispersion diameter of 100 nm or more and 1000 nm or less was applied to the first surface of the separation membrane at 2.0 m 3 /m 2 /day. Filtration is performed at a constant flow rate by supplying to , and the filtration is stopped when the transmembrane pressure difference becomes 10 times the initial transmembrane pressure difference. Further, after passing about 1.0 L/m 2 of pure water, a sample is cut out using a single-edged razor, and the cross section is cleaned by argon gas cluster ion beam etching.

膜の厚み方向における多糖成分の存在量は、以下の飛行時間型2次イオン質量分析法(TOF-SIMS)に基づき評価することができる。 The abundance of polysaccharide components in the thickness direction of the membrane can be evaluated based on the following time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS).

膜厚断面をTOF-SIMS測定し、測定された質量スペクトルから、試験前の分離膜の特徴的なピークで規格化された多糖成分由来のピーク値を算出し、さらに厚み方向に対するラインプロファイルを描写する。 TOF-SIMS measurement of the film thickness cross-section, and from the measured mass spectrum, the peak value derived from the polysaccharide component normalized by the characteristic peak of the separation membrane before the test was calculated, and the line profile in the thickness direction was drawn. do.

分離膜由来のピーク強度の立ち上がり位置を0として、厚み方向に5μmごとにラインプロファイルを分割しS1から順に領域名を割り振る。各領域における前記多糖成分ピーク値の平均値を多糖閉塞状態における多糖成分の存在量とする。 Assuming that the rising position of the peak intensity derived from the separation membrane is 0, the line profile is divided every 5 μm in the thickness direction, and region names are assigned in order from S1. The average value of the polysaccharide component peak values in each region is taken as the amount of polysaccharide components present in the polysaccharide obstruction state.

以下で存在量比の算出について述べるが、ここで述べる対数値とは、特別の記載がない限り底を10とした常用対数値のことを指す。 Calculation of the abundance ratio will be described below, but the logarithmic value mentioned here refers to a common logarithmic value with a base of 10 unless otherwise specified.

領域Spの前記存在量をPとした時、前記存在量が最大の領域Spmaxと最小の領域Spminにおける前記存在量比の対数値Log(Pmax/Pmin)が0.8以上2.5以下であり、SpmaxがSpminより第1面に近い領域であることが好ましい。前記存在量比の対数値は0.9以上2.0以下であることがより好ましい。 When the abundance of the regions Sp i is P i , the logarithm value Log(P max /P min ) of the abundance ratio between the region Sp max having the largest abundance and the region Sp min having the smallest abundance is 0.8 or more. It is preferably 2.5 or less, and Sp max is closer to the first surface than Sp min . More preferably, the logarithmic value of the abundance ratio is 0.9 or more and 2.0 or less.

前記存在量比の対数値が0.8以上であると、分離膜の内部に十分な量の阻止したい成分を補足する(つまりデプス濾過の効果が充分に得る)ことができる。また、この値が2.5以下であることで、香味をもたらす成分を透過することができるので、良好な香味をもつ透過液が得られる。 When the logarithmic value of the abundance ratio is 0.8 or more, a sufficient amount of the component to be blocked can be trapped inside the separation membrane (that is, a sufficient depth filtration effect can be obtained). In addition, when this value is 2.5 or less, a component that imparts a flavor can be permeated, so that a permeated liquid having a good flavor can be obtained.

また、最大の領域Spmaxと最小の領域Spminとの間に前記5μmの領域が7つ以上存在することが好ましい。阻止したい成分が分離膜に補足されると、香味成分も、補足された成分に付着して補足されることがあるが、この2つの領域が7領域以上離れていることで、香味成分を透過させることができる。 Moreover, it is preferable that seven or more of the 5 μm regions exist between the maximum region Sp max and the minimum region Sp min . When the component to be blocked is captured by the separation membrane, the flavor component may also adhere to and be captured by the captured component. can be made

さらに、多糖成分の存在量比が3×Pmin未満となる領域のうち、最も第1面に近い領域をSpmin-1としたとき、SpmaxとSpmin-1の間に前記5μm間隔の領域が5つ以上存在することが好ましい。前記2つの領域が5領域以上離れていることで、分離膜の内部のうち十分な厚みを使用して阻止したい成分を補足することができる。 Furthermore, when Sp min-1 is the region closest to the first surface in the region where the abundance ratio of the polysaccharide component is less than 3 × P min , the 5 μm interval between Sp max and Sp min-1 is Preferably, there are 5 or more regions. By separating the two regions by 5 regions or more, a sufficient thickness of the interior of the separation membrane can be used to capture the components to be blocked.

(3)水分子
発酵液等の原液をろ過すると、分離膜内部の流路の壁に発酵液成分が付着するが、その付着しやすさは、球状構造の表面に存在する水分子の運動性が大きく影響を与える。流路の壁は、分離膜の多孔質構造における孔の内壁であり、球状構造層においては球状構造の表面で構成される。
(3) Water molecules When undiluted liquid such as fermentation liquid is filtered, the components of the fermentation liquid adhere to the walls of the channels inside the separation membrane. has a large impact. The wall of the channel is the inner wall of the pores in the porous structure of the separation membrane, and is composed of the surface of the spherical structure in the spherical structure layer.

水分子はその運動性によって一般に自由水、中間水、不凍水に分けられる。自由水とは0℃で凝固するバルクの水同様の状態にある水分子であり、中間水とは接触した界面との相互作用により運動性が低下し0℃未満の温度で凝固する融点降下水分子であり、不凍水とは接触した界面との相互作用が極めて強いため凝固しない状態にある水分子である。 Water molecules are generally classified into free water, intermediate water, and non-freezing water according to their mobility. Free water is water molecules in a state similar to bulk water that solidifies at 0°C. Intermediate water is water with a low melting point that solidifies at a temperature below 0°C due to interaction with the contact interface. Antifreeze water is a water molecule that does not solidify because of its extremely strong interaction with the contact interface.

水分子と界面との相互作用は、流路の壁の新疎水性および形状によって変化し、親水性表面で水分子の運動性が低下し、また、隣り合う壁間の距離が100nm未満の細孔部では水分子が物理的に拘束され、運動性が低下する。 The interaction of water molecules with the interface is modified by the new hydrophobicity and shape of the walls of the channels, resulting in reduced mobility of water molecules on hydrophilic surfaces and in narrow spaces where the distance between adjacent walls is less than 100 nm. Water molecules are physically constrained in the pores and their mobility is reduced.

一般に酵母や菌およびその産生物を含む発酵液成分の付着は中程度の運動性を有する中間水が保持された表面において抑制される。 In general, the adhesion of fermentation liquid components including yeasts, fungi and their products is suppressed on the surface where intermediate water having moderate motility is retained.

上記機構から、分離膜において、第1面およびその近傍ではで阻止したい成分を捕捉するために中間水が少なく、第2面側では透過したい成分の付着による閉塞を抑制するために中間水が多いことが好ましい。 From the above mechanism, in the separation membrane, there is little intermediate water on the first surface and its vicinity in order to capture the components to be blocked, and there is much intermediate water on the second surface side to suppress clogging due to adhesion of the components to be permeated. is preferred.

ここで、膜厚方向の各領域における中間水の量は、その体積当たり融解熱量により定められ、体積当たり融解熱量とは、-15.0~-0.1℃で融解する中間水の融解熱量を、空隙部分を含めた試料体積で除した値(J/cm)により定義される。融解熱量は示差走査熱量測定により測定することができる。 Here, the amount of intermediate water in each region in the film thickness direction is determined by the heat of fusion per volume, and the heat of fusion per volume is the heat of fusion of intermediate water that melts at -15.0 to -0.1 ° C. is divided by the sample volume including voids (J/cm 3 ). The heat of fusion can be measured by differential scanning calorimetry.

膜厚方向に5μm間隔に領域を区切ったとき、各領域における中間水量の比が最大となる2領域間で、中間水量の比2.0以上50.0以下であることが好ましい。2.5以上10.0以下がより好ましく、3.0以上5.0以下がさらに好ましい。中間水量の比の最大値が2.0以上であることで、捕捉と閉塞抑制を両立することができる。中間水の比の最大値が50.0以下であることで、中間水の少ない領域において阻止したい成分を適度に補足でき、中間水の多い領域において香味成分を適度に透過できる。 When regions are divided at intervals of 5 μm in the film thickness direction, the ratio of the intermediate water content between two regions where the ratio of the intermediate water content in each region is maximum is preferably 2.0 or more and 50.0 or less. 2.5 or more and 10.0 or less are more preferable, and 3.0 or more and 5.0 or less are still more preferable. By setting the maximum value of the intermediate water amount ratio to 2.0 or more, it is possible to achieve both trapping and clogging suppression. When the maximum value of the intermediate water ratio is 50.0 or less, it is possible to moderately capture the components to be blocked in the low intermediate water region, and to moderately permeate the flavor components in the high intermediate water region.

(4)分離膜の組成
分離膜は、以下(A)、(B)、(C)のいずれかを満たすことが好ましく、いずれか二つを満たすことがより好ましく、三つ全てを満たすことがさらに好ましい。
(4) Composition of Separation Membrane The separation membrane preferably satisfies any one of (A), (B), and (C) below, more preferably satisfies any two, and satisfies all three. More preferred.

(A)分離膜が疎水性高分子を含有する多孔質膜であって、分離膜の被ろ過原液と接触する表面からもう一方の表面にかけての膜厚方向の各位置における平均細孔径が小さくなっていく構造を有している。後述の方法で測定される平均細孔径が小さい領域では、発酵液の透過する空隙体積に対して、中間水を物理的に保持した細孔が多く存在し、透過したい成分の付着抑制効果が得られる。
ここで、小さくなっていく構造とは実質的にデプスろ過が可能な変化であればよく、徐々に変化しても段階的に変化してもいずれでもよく、部分的に大きくなる領域や変化のない領域が包括されていても構わない。
(A) The separation membrane is a porous membrane containing a hydrophobic polymer, and the average pore diameter at each position in the film thickness direction from the surface of the separation membrane in contact with the undiluted liquid to be filtered to the other surface becomes smaller. It has a progressive structure. In the region where the average pore diameter measured by the method described later is small, there are many pores that physically hold intermediate water relative to the void volume through which the fermentation liquid permeates, and the effect of suppressing the adhesion of components that you want to permeate is obtained. be done.
Here, the decreasing structure may be any change that can be substantially depth-filtered, and may be either a gradual change or a step-by-step change. It does not matter if a region that does not have

(B)分離膜が疎水性高分子を含有する多孔質膜であって、分離膜の被ろ過原液と接触する表面からもう一方の表面にかけての膜厚方向の各位置における比表面積が大きくなっていく構造を有している。比表面積が大きい領域では、発酵液の透過する空隙体積に対して、中間水を物理的に保持した細孔が多く存在し、透過したい成分の付着抑制効果が得られる。
ここで、大きくなっていく構造とは実質的にデプスろ過が可能な変化であればよく、徐々に変化しても段階的に変化してもいずれでもよく、部分的に小さくなる領域や変化のない領域が包括されていても構わない。
(B) The separation membrane is a porous membrane containing a hydrophobic polymer, and the specific surface area at each position in the thickness direction from the surface of the separation membrane in contact with the undiluted liquid to be filtered to the other surface increases. It has several structures. In a region with a large specific surface area, there are many pores that physically hold intermediate water relative to the void volume through which the fermentation liquid permeates, and an effect of suppressing the adhesion of components to be permeated is obtained.
Here, the increasing structure may be any change that can be substantially depth filtered, and may be either gradual change or stepwise change. It does not matter if a region that does not have

(C)分離膜の流路の壁が部分的または全領域で親水性高分子を含有する多孔質膜であって、上記流路の壁を膜厚方向に3等分して、被ろ過原液と接触する表面Aを含む上記流路の壁の領域aと、他方の膜表面Cを含む上記流路の壁の領域cと、上記領域a及び上記領域cの間の上記流路の壁の領域bとに分割したときに、上記領域aにおける上記親水性高分子の含有割合Caが、上記領域cにおける上記親水性高分子の含有割合Ccより小さい特徴を有している。領域cでは中間水を化学的に保持した細孔が多く存在し、透過したい成分の付着抑制効果が得られる。 (C) The wall of the separation membrane channel is a porous membrane containing a hydrophilic polymer partially or entirely, and the wall of the channel is divided into three equal parts in the film thickness direction, region a of the channel wall comprising surface A in contact with, region c of the channel wall comprising the other membrane surface C, and region c of the channel wall between region a and region c When divided into the region b, the content ratio Ca of the hydrophilic polymer in the region a is smaller than the content ratio Cc of the hydrophilic polymer in the region c. In region c, there are many pores that chemically retain intermediate water, and the effect of suppressing adhesion of components to be permeated can be obtained.

ここで、流路の壁を膜厚方向に3等分するとは、膜厚全体を100としたとき、それぞれの層の厚みが、33±5の範囲であるように3分割することである。 Here, dividing the wall of the channel into three equal parts in the film thickness direction means that the thickness of each layer is in the range of 33±5 when the total film thickness is 100.

(5)疎水性高分子
本発明において、疎水性高分子とは、製膜時に用いる疎水性有機溶媒に溶解するものであれば制限されない。疎水性高分子として、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリ乳酸、ポリヒドロキシ酢酸、ポリカプロラクトン、ポリエチレンアジペート等のポリエステル類、ポリウレタン類、ポリ(メタ)アクリル酸エステル類、ポリビニルアセタール類、ポリアミド類、ポリスチレン類、ポリスルホン類、セルロース誘導体、ポリフェニレンエーテル類、ポリカーボネート類等の単独成分、これらから選ばれる2種以上のポリマーアロイやブレンド物、又は上記ポリマーを形成するモノマーの共重合体等が挙げられるが、上記の例に限定されるものではない。この中でも、耐熱性、耐薬品性等に優れた樹脂成分として、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素系樹脂、もしくは、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン等のスルホン系樹脂が挙げられる。この中でも特に、溶媒との相溶性が高く、均一な製造原液を容易に作製できる、フッ化ビニリデン樹脂が好ましい。フッ化ビニリデン樹脂とは、フッ化ビニリデンホモポリマーおよびフッ化ビニリデン共重合体のうちの少なくとも1つを含有する樹脂を意味する。フッ化ビニリデン樹脂は、複数の種類のフッ化ビニリデン共重合体を含有してもよい。
(5) Hydrophobic polymer In the present invention, the hydrophobic polymer is not limited as long as it dissolves in the hydrophobic organic solvent used for film formation. Examples of hydrophobic polymers include polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polylactic acid, polyhydroxyacetic acid, polycaprolactone, polyesters such as polyethylene adipate, polyurethanes, poly(meth)acrylates, polyvinylacetals, Single components such as polyamides, polystyrenes, polysulfones, cellulose derivatives, polyphenylene ethers, polycarbonates, etc., polymer alloys or blends of two or more selected from these, or copolymers of monomers forming the above polymers, etc. Examples include, but are not limited to, the above examples. Among these, as resin components excellent in heat resistance, chemical resistance, etc., fluorine-based resins such as polytetrafluoroethylene and polyvinylidene fluoride, or sulfone-based resins such as polysulfone and polyethersulfone can be mentioned. Among these resins, vinylidene fluoride resin is particularly preferable because it has high compatibility with the solvent and can easily prepare a uniform manufacturing stock solution. A vinylidene fluoride resin means a resin containing at least one of a vinylidene fluoride homopolymer and a vinylidene fluoride copolymer. The vinylidene fluoride resin may contain multiple types of vinylidene fluoride copolymers.

フッ化ビニリデン共重合体は、フッ化ビニリデン残基構造を有するポリマーであり、典型的にはフッ化ビニリデンモノマーとそれ以外のフッ素系モノマー等との共重合体である。このような共重合体としては、例えば、フッ化ビニル、四フッ化エチレン、六フッ化プロピレン、三フッ化塩化エチレンから選ばれた1種類以上のモノマーとフッ化ビニリデンとの共重合体が挙げられる。 A vinylidene fluoride copolymer is a polymer having a vinylidene fluoride residue structure, and is typically a copolymer of a vinylidene fluoride monomer and other fluorine-based monomers. Examples of such a copolymer include a copolymer of one or more monomers selected from vinyl fluoride, ethylene tetrafluoride, propylene hexafluoride, and ethylene trifluorochloride and vinylidene fluoride. be done.

また、フッ化ビニリデン樹脂の重量平均分子量は、要求される分離膜の強度と透水性能によって適宜選択すればよいが、重量平均分子量が大きくなると透水性能が低下し、重量平均分子量が小さくなると強度が低下する。このため、重量平均分子量は5万以上100万以下が好ましい。分離膜が薬液洗浄に晒される水処理用途の場合、重量平均分子量は10万以上70万以下が好ましく、さらに15万以上60万以下が好ましい。 In addition, the weight average molecular weight of the vinylidene fluoride resin may be appropriately selected according to the required strength and water permeability of the separation membrane. descend. Therefore, the weight average molecular weight is preferably 50,000 or more and 1,000,000 or less. For water treatment applications in which the separation membrane is exposed to chemical cleaning, the weight average molecular weight is preferably 100,000 or more and 700,000 or less, more preferably 150,000 or more and 600,000 or less.

分離膜は、フッ化ビニリデン樹脂を主成分として含有することが好ましく、中空糸膜においてフッ化ビニリデン樹脂が占める割合は、80重量%以上が好ましく、90重量%以上がより好ましく、95重量%以上であることが更に好ましい。 The separation membrane preferably contains a vinylidene fluoride resin as a main component, and the proportion of the vinylidene fluoride resin in the hollow fiber membrane is preferably 80% by weight or more, more preferably 90% by weight or more, and 95% by weight or more. is more preferable.

(6)平均孔径・比表面積
分離膜の構造は特に限定されず、全体的に孔径や空隙率が一様な対称膜であってもよいし、膜の厚み方向で孔径や空隙率が変化する非対称膜であってもよい。また、分離膜は、強度を保持するための支持層と対象物質の分離を行うための分離機能層とを有する複合膜であってもよい。
(6) Average pore size and specific surface area The structure of the separation membrane is not particularly limited, and it may be a symmetrical membrane with uniform pore size and porosity as a whole, or the pore size and porosity change in the thickness direction of the membrane. It may be an asymmetric membrane. Moreover, the separation membrane may be a composite membrane having a support layer for maintaining strength and a separation functional layer for separating target substances.

本発明の分離膜は、平均孔径が10~10000nmの範囲の孔を有することが好ましい。孔の平均孔径は、より好ましくは50~5000nmの範囲であり、更に好ましくは100~3000nmの範囲である。平均孔径が100nm以上であると、透過抵抗が大きくなりにくく、ろ過に要する圧力が高くなることを防止でき、例えば微生物粒子を含む液をろ過する場合、微生物粒子の破壊、変形による膜面閉塞、ろ過効率の低下等が起ることを防止できる。また、3000nm以下であると、十分な分画性が得られる。 The separation membrane of the present invention preferably has pores with an average pore diameter in the range of 10 to 10000 nm. The average pore size of the pores is more preferably in the range of 50-5000 nm, still more preferably in the range of 100-3000 nm. When the average pore size is 100 nm or more, the permeation resistance is less likely to increase and the pressure required for filtration can be prevented from increasing. It is possible to prevent a decrease in filtration efficiency or the like from occurring. Moreover, sufficient fractionability is obtained as it is 3000 nm or less.

100nm以上の連通孔の孔径は、水銀圧入法により測定することができる。水銀圧入法では、分離膜の連通孔に水銀が圧入されるように水銀に圧力pをかけ、圧力の増分dpに対するセル内の水銀の体積変化dVを測定することによって、次式(2)から、孔径分布関数F(r)を求める。 The pore diameter of communicating pores of 100 nm or more can be measured by mercury porosimetry. In the mercury intrusion method, a pressure p is applied to mercury so that the mercury is injected into the communicating pores of the separation membrane, and the volume change dV of the mercury in the cell with respect to the pressure increment dp is measured. , to obtain the pore size distribution function F(r).

Figure 2022170736000002
Figure 2022170736000002

(ここで、rは孔半径,σは水銀の表面張力(0.480N/m),θは接触角(140°)を表す。)
平均孔径は、次式(3)によって求めることができる。
(Here, r is the pore radius, σ is the surface tension of mercury (0.480 N/m), and θ is the contact angle (140°).)
The average pore size can be obtained by the following formula (3).

Figure 2022170736000003
Figure 2022170736000003

100nm未満の連通していない細孔を含む細孔の孔径は、ガス吸着法により測定することができる。例えば、分離膜に吸着している水等を除去した後、液体窒素温度での窒素ガス吸着測定を行い、相対圧(吸着平衡圧力/液体窒素温度での飽和蒸気圧)0.99までの窒素ガス吸着量(液体換算)変化より、分離膜の平均細孔径を測定すればよい。
上述の測定により細孔の比表面積についても同様に測定される。
前記中間水量に影響を及ぼす分離膜の流路壁の形状パラメータとしては、ガス吸着法による平均細孔径・比表面積が好ましく採用される。
The pore size of pores, including non-communicating pores of less than 100 nm, can be measured by a gas adsorption method. For example, after removing water and the like adsorbed on the separation membrane, nitrogen gas adsorption measurement is performed at liquid nitrogen temperature, and the relative pressure (adsorption equilibrium pressure/saturated vapor pressure at liquid nitrogen temperature) of nitrogen up to 0.99 The average pore size of the separation membrane can be measured from the change in gas adsorption amount (converted to liquid).
The specific surface area of the pores is similarly measured by the above measurement.
As the shape parameters of the channel walls of the separation membrane that affect the amount of intermediate water, the average pore diameter and specific surface area obtained by the gas adsorption method are preferably employed.

(7)親水性高分子
中空糸膜は、N種類のモノマー単位から構成される共重合体を含有し、親水性高分子の水和エネルギー密度が、40~70cal・mol-1・Å-3である親水性高分子を含むことが好ましい。
(7) Hydrophilic polymer The hollow fiber membrane contains a copolymer composed of N types of monomer units, and the hydration energy density of the hydrophilic polymer is 40 to 70 cal mol -1 Å -3 . It is preferable that the hydrophilic polymer is included.

また、水和エネルギー密度の最も大きいモノマー単位の体積分率が35~90%であり、水和エネルギー密度の差が、10~100cal・mol-1・Å-3である。 Further, the volume fraction of the monomer unit having the highest hydration energy density is 35 to 90%, and the difference in hydration energy density is 10 to 100 cal·mol −1 ·Å −3 .

「モノマー単位」とは、モノマーを重合して得られる単独重合体又は共重合体の中の繰り返し単位を指す。例えば、疎水性モノマー単位とは、疎水性モノマーを重合して得られる単独重合体又は共重合体の中の繰り返し単位を指す。 A "monomer unit" refers to a repeating unit in a homopolymer or copolymer obtained by polymerizing a monomer. For example, a hydrophobic monomer unit refers to a repeating unit in a homopolymer or copolymer obtained by polymerizing a hydrophobic monomer.

「N種類のモノマー単位を含有する」とは、共重合体がN種類の繰り返し単位(つまりモノマー単位)を含むことを意味する。Nは2以上の整数であり、モノマー単位iとは、N種類のモノマー単位のうちの任意の1種を指す。例えば、ビニルピロリドン/デカン酸ビニルランダム共重合体は、ビニルピロリドン及びデカン酸ビニルの2種類のモノマー単位を含有している。 "Contains N types of monomer units" means that the copolymer contains N types of repeating units (ie, monomer units). N is an integer of 2 or more, and monomer unit i refers to any one of N types of monomer units. For example, a vinylpyrrolidone/vinyldecanoate random copolymer contains two types of monomer units, vinylpyrrolidone and vinyldecanoate.

「共重合体」とは、2種類以上のモノマー単位から構成される重合体を意味する。 "Copolymer" means a polymer composed of two or more types of monomer units.

「水和エネルギー」とは、溶質を水溶液に入れたときに系が得られるエネルギー変化を意味する。 "Hydration energy" means the energy change that a system undergoes when a solute is placed in an aqueous solution.

「モノマー単位の水和エネルギー」は、モノマー単位の水中のエネルギーから当該モノマー単位の真空中のエネルギーを引いた値の絶対値を意味する。 "Hydration energy of a monomer unit" means the absolute value of the value obtained by subtracting the energy of the monomer unit in vacuum from the energy of the monomer unit in water.

「水和エネルギー密度」とは、単位体積当たりの水和エネルギーを意味する。例えば、モノマーの場合、下記式(4)で定義される数値である。 "Hydration energy density" means hydration energy per unit volume. For example, in the case of a monomer, it is a numerical value defined by the following formula (4).

Figure 2022170736000004
Figure 2022170736000004

「水和エネルギー密度の最も大きいモノマー単位j」とは、親水性高分子を構成するモノマー単位の中で、前記式(4)で定義される前記水和エネルギー密度が最も大きいモノマー単位を意味する。 The “monomer unit j having the highest hydration energy density” means a monomer unit having the highest hydration energy density defined by the above formula (4) among the monomer units constituting the hydrophilic polymer. .

「水和エネルギー密度の最も小さいモノマー単位k」とは、親水性高分子を構成するモノマー単位の中で、前記式(4)で定義される前記水和エネルギー密度が最も小さいモノマー単位を意味する。 The “monomer unit k having the smallest hydration energy density” means a monomer unit having the smallest hydration energy density defined by the above formula (4) among the monomer units constituting the hydrophilic polymer. .

前記モノマー単位の分子モデルについては、例えば、モノマー単位が次式(I)の化学式で示される構造である場合、次式(II)の化学式で示される構造を計算対象とする。すなわち、側鎖Rが結合した側の炭素末端はメチル基(次式(II)中(a))でターミネートし、側鎖Rが結合していない側の炭素末端は水素原子(次式(II)中(b))でターミネートした構造を用いる。 Regarding the molecular model of the monomer unit, for example, when the monomer unit has the structure represented by the following chemical formula (I), the structure represented by the following chemical formula (II) is the object of calculation. That is, the carbon terminal on the side to which the side chain R is bonded is terminated with a methyl group ((a) in the following formula (II)), and the carbon terminal on the side to which the side chain R is not bonded is a hydrogen atom (the following formula (II ) using the structure terminated in (b)).

Figure 2022170736000005
Figure 2022170736000005

Figure 2022170736000006
Figure 2022170736000006

前記式(4)中のモノマー単位の真空中のエネルギー及び水中のエネルギーは、以下の方法で計算することができる。 The energy in vacuum and the energy in water of the monomer unit in formula (4) can be calculated by the following methods.

はじめに、前記モノマー単位の分子モデルを構造最適化する。構造最適化には、密度汎関数理論を使用する。汎関数にはB3LYP、基底関数には6―31G(d,p)を使用する。さらにインプットファイルに記載するキーワードとして、optを設定する。 First, the molecular model of the monomer unit is structurally optimized. For geometry optimization, density functional theory is used. We use B3LYP for functionals and 6-31G(d,p) for basis functions. Furthermore, set opt as a keyword to be described in the input file.

次に、前記構造最適化された構造に対して、真空中のエネルギー及び水中のエネルギーを計算する。真空中のエネルギー算出は、密度汎関数理論を使用する。汎関数にはB3LYP、基底関数には6―31G(d,p)を使用する。水中のエネルギー算出は、密度汎関数理論を使用する。汎関数にはB3LYP、基底関数には6―31G(d,p)を使用する。さらに水中のエネルギーを算出するために、連続誘電体モデルを利用し、キーワードとして、以下を使用する。
SCRF=(PCM、G03Defaults、Read、Solvent=Water)
Radii=UAHF
Alpha=1.20
真空中及び水中のSCFエネルギーを求めることで前記モノマー単位の水和エネルギーが決定する。ここで、SCFエネルギーとは、”SCF Done:”と記載された行に書かれたEの値である。
Next, energy in vacuum and energy in water are calculated for the optimized structure. Energy calculation in vacuum uses density functional theory. We use B3LYP for functionals and 6-31G(d,p) for basis functions. Energy calculations in water use density functional theory. We use B3LYP for functionals and 6-31G(d,p) for basis functions. Furthermore, in order to calculate the energy in water, we use the continuum dielectric model and use the following keywords.
SCRF = (PCM, G03 Defaults, Read, Solvent = Water)
Radii=UAHF
Alpha = 1.20
The hydration energy of the monomer unit is determined by obtaining the SCF energy in vacuum and water. Here, the SCF energy is the value of E written in the line labeled "SCF Done:".

前記エネルギー計算には、Gaussian社製の量子化学計算ソフトGaussian09(登録商標)を使用する。 Quantum chemical calculation software Gaussian09 (registered trademark) manufactured by Gaussian is used for the energy calculation.

前記親水性高分子において、前記親水性高分子の水和エネルギー密度は、前記式(3)に基づいて定義される。 In the hydrophilic polymer, the hydration energy density of the hydrophilic polymer is defined based on the formula (3).

前記式(4)中の前記モノマー単位の体積は、前記構造最適化された構造の体積である。モノマー単位の体積は、例えば、BIOVIA製のMaterialsStudio(登録商標)のConnollysurface法を利用して算出することができる。その際、設定するパラメータは以下の通りである。
Gridresolution=Coarse
Gridinterval=0.75Å
vdWfactor=1.0
Connollyradius=1.0Å
前記親水性高分子の水和エネルギー密度は、40~70cal・mol-1・Å-3であり、好ましくは、43~60cal・mol-1・Å-3であり、より好ましくは、45~55cal・mol-1・Å-3である。いずれの好ましい下限値もいずれの好ましい上限値と組み合わせることができる。
The volume of the monomer unit in formula (4) is the volume of the optimized structure. The volume of the monomer unit can be calculated, for example, using the Connollysurface method of Materials Studio (registered trademark) manufactured by BIOVIA. At that time, the parameters to be set are as follows.
Grid resolution = Coarse
Grid interval = 0.75 Å
vdW factor = 1.0
Connolly radius=1.0 Å
The hydration energy density of the hydrophilic polymer is 40 to 70 cal·mol −1 ·Å −3 , preferably 43 to 60 cal·mol −1 ·Å −3 , more preferably 45 to 55 cal. · mol -1 · Å -3 . Any preferred lower limit can be combined with any preferred upper limit.

前記親水性高分子を構成するモノマー種の総数Nは、特に上限として制限はないが、2~5が好ましく、2~3がより好ましく、2が最も好ましい。 The total number N of monomer species constituting the hydrophilic polymer is not particularly limited as an upper limit, but is preferably 2 to 5, more preferably 2 to 3, and most preferably 2.

前記親水性高分子全体の水和エネルギー密度が40cal・mol-1・Å-3以上、70cal・mol-1・Å-3以下であることにより、前記親水性高分子と前記親水性高分子の吸着水が発酵液中の不純物と前記発酵液中の不純物の吸着水の構造が安定すると考えられる。その結果、中空糸膜表面に存在する前記親水性高分子と発酵液中の不純物との静電相互作用、あるいは疎水性相互作用等が小さくなり、発酵液中の不純物の中空糸膜への付着が抑制される。 Since the hydration energy density of the entire hydrophilic polymer is 40 cal·mol −1 ·Å −3 or more and 70 cal·mol −1 ·Å −3 or less, the hydrophilic polymer and the hydrophilic polymer It is considered that the structure of the adsorbed water stabilizes the structure of the impurities in the fermentation liquid and the adsorbed water of the impurities in the fermentation liquid. As a result, the electrostatic interaction or hydrophobic interaction between the hydrophilic polymer present on the hollow fiber membrane surface and the impurities in the fermentation broth is reduced, and the impurities in the fermentation broth adhere to the hollow fiber membrane. is suppressed.

前記式(4)及び下記式(5)のモノマー単位の体積分率は、親水性高分子を構成するモノマー単位の総数における各種モノマー単位の数の占める割合である。後述のとおり、核磁気共鳴(NMR)装置で測定してピーク面積から算出する。ピーク同士が重なる等の理由でNMR測定による前記モル分率の算出ができない場合は、元素分析により前記モル分率を算出してもよい。 The volume fraction of the monomer units in the above formula (4) and the following formula (5) is the ratio of the number of various monomer units to the total number of monomer units constituting the hydrophilic polymer. As will be described later, it is measured with a nuclear magnetic resonance (NMR) device and calculated from the peak area. If the molar fraction cannot be calculated by NMR measurement for reasons such as overlapping peaks, the molar fraction may be calculated by elemental analysis.

Figure 2022170736000007
Figure 2022170736000007

[前記式(5)中、N及びiは、前記定義に同じである。]
中空糸膜は、後述のように疎水性高分子の相分離と、その後の親水性高分子の導入で形成されることで、疎水性高分子で構成された球状構造の集合体と、その球状構造の表面に付着した親水性高分子と、を有する。
[In Formula (5), N and i are the same as defined above. ]
Hollow fiber membranes are formed by phase separation of hydrophobic polymers and subsequent introduction of hydrophilic polymers, as described later, to form an aggregate of spherical structures composed of hydrophobic polymers and their spherical structures. and a hydrophilic polymer attached to the surface of the structure.

前記親水性高分子の数平均分子量は、発酵液中の不純物の付着を抑制するために2,000以上が好ましく、3,000以上がより好ましい。また、膜への高い導入効率のために、親水性高分子の数平均分子量は、1,000,000以下が好ましく、200,000以下がより好ましく、100,000以下がさらに好ましい。 The number average molecular weight of the hydrophilic polymer is preferably 2,000 or more, more preferably 3,000 or more, in order to suppress adhesion of impurities in the fermentation liquid. For high introduction efficiency into the membrane, the number average molecular weight of the hydrophilic polymer is preferably 1,000,000 or less, more preferably 200,000 or less, even more preferably 100,000 or less.

前記親水性高分子において、前記式(4)に基づいて算出される水和エネルギー密度が最も大きいモノマー単位(説明の便宜上モノマー単位jと称する)の体積分率は、35%~90%であり、40%~80%であることが好ましく、40%~75%であることがより好ましく、40%~70%であることがさらに好ましい。いずれの好ましい下限値もいずれの好ましい上限値と組み合わせることができる。 In the hydrophilic polymer, the volume fraction of the monomer unit having the highest hydration energy density calculated based on the formula (4) (referred to as monomer unit j for convenience of explanation) is 35% to 90%. , preferably 40% to 80%, more preferably 40% to 75%, even more preferably 40% to 70%. Any preferred lower limit can be combined with any preferred upper limit.

前記体積分率が前記範囲にある場合、親水性モノマー単位と疎水性モノマー単位の両方の効果によって、中空糸膜表面に存在する前記親水性高分子と前記親水性高分子の吸着水が発酵液中の不純物と発酵液中の不純物の吸着水に及ぼす相互作用が適切な大きさとなると考えられ、結果として発酵液中の不純物の付着が抑制される。 When the volume fraction is within the above range, the hydrophilic polymer present on the surface of the hollow fiber membrane and the water adsorbed by the hydrophilic polymer are reduced by the effects of both the hydrophilic monomer unit and the hydrophobic monomer unit. It is considered that the interaction between the impurities in the fermentation broth and the impurities in the fermentation broth on the adsorbed water is of an appropriate magnitude, and as a result, the adhesion of the impurities in the fermentation broth is suppressed.

また、前記親水性高分子において、水和エネルギー密度の差は、下記式(6)で算出される。 Moreover, in the hydrophilic polymer, the difference in hydration energy density is calculated by the following formula (6).

Figure 2022170736000008
Figure 2022170736000008

前記水和エネルギー密度の差は、10~100cal・mol-1・Å-3であり、10~80cal・mol-1・Å-3であることが好ましく、10~60cal・mol-1・Å-3であることがより好ましい。 The difference in hydration energy density is 10 to 100 cal·mol −1 ·Å −3 , preferably 10 to 80 cal·mol −1 ·Å −3 , and 10 to 60 cal·mol −1 ·Å − 3 is more preferred.

前記水和エネルギー密度の差が前記範囲にある場合、中空糸膜表面に存在する親水性高分子の親水性モノマー単位が吸着水保持の役割を担い、疎水性モノマー単位が吸着水の運動性制御の役割を担うことができると考えられる。その結果、材料表面に存在する前記親水性高分子と前記親水性高分子の吸着水が発酵液中の不純物と発酵液中の不純物の吸着水に及ぼす相互作用が適切な大きさとなると考えられ、結果として発酵液中の不純物の付着が抑制される。 When the difference in hydration energy density is within the range, the hydrophilic monomer units of the hydrophilic polymer present on the hollow fiber membrane surface play a role in retaining adsorbed water, and the hydrophobic monomer units control the mobility of adsorbed water. It is thought that it can play the role of As a result, it is considered that the interaction between the hydrophilic polymer present on the material surface and the water adsorbed by the hydrophilic polymer on the impurities in the fermentation broth and the water adsorbed by the impurities in the fermentation broth becomes an appropriate magnitude. As a result, adhesion of impurities in the fermentation broth is suppressed.

前記2種類以上のモノマー単位は、疎水性モノマー単位及び親水性モノマー単位であることが好ましい。 The two or more types of monomer units are preferably a hydrophobic monomer unit and a hydrophilic monomer unit.

「疎水性モノマー単位」とは、水和エネルギー密度が親水性モノマー単位より小さいモノマー単位を意味し、例えば、カルボン酸ビニル、メタクリル酸エステル、アクリル酸エステル及びスチレン誘導体からなる群から選択されるモノマーを重合して得られる、単独重合体又は共重合体の中の繰り返し単位が好適に用いられる。これらのうち、親水性モノマー単位とのバランスがとりやすく、材料表面に存在する吸着水の運動性を制御しやすいことから、カルボン酸ビニルを重合して得られる単独重合体又はカルボン酸ビニルを共重合して得られる共重合体の中の繰り返し単位がより好ましく、カルボン酸ビニルを重合して得られる単独重合体の繰り返し単位がさらに好ましい。 "Hydrophobic monomer unit" means a monomer unit having a hydration energy density lower than that of a hydrophilic monomer unit, e.g., a monomer selected from the group consisting of vinyl carboxylates, methacrylates, acrylates and styrene derivatives. A repeating unit in a homopolymer or copolymer obtained by polymerizing is preferably used. Of these, homopolymers obtained by polymerizing vinyl carboxylates or copolymers of vinyl carboxylates are preferred because they are easy to balance with hydrophilic monomer units and easy to control the mobility of adsorbed water present on the material surface. A repeating unit in a copolymer obtained by polymerization is more preferred, and a repeating unit in a homopolymer obtained by polymerizing vinyl carboxylate is even more preferred.

「親水性モノマー単位」とは、疎水性モノマー単位より水和エネルギー密度が大きいモノマー単位を意味し、例えば、アリルアミン、ビニルアミン、N-ビニルアミド、N-ビニルラクタム及びN-アクリロイルモルホリンからなる群から選択されるモノマーを重合して得られる、単独重合体又は共重合体の中の繰り返し単位が好適に用いられる。これらのうち、材料表面に存在する吸着水との相互作用が強すぎず、疎水性モノマー単位とのバランスが取りやすいことから、N-ビニルラクタムを重合して得られる単独重合体又はN-ビニルラクタムを共重合して得られる共重合体の中の繰り返し単位が好ましく、N-ビニルラクタムを重合して得られる単独重合体の繰り返し単位がより好ましい。その中でも、ビニルピロリドンを重合して得られる単独重合体又はビニルピロリドンを共重合して得られる共重合体の中の繰り返し単位がさらに好ましく、ビニルピロリドンを重合して得られる単独重合体が最も好ましい。 "Hydrophilic monomeric unit" means a monomeric unit having a higher hydration energy density than a hydrophobic monomeric unit, for example selected from the group consisting of allylamine, vinylamine, N-vinylamide, N-vinyllactam and N-acryloylmorpholine. Repeating units in homopolymers or copolymers obtained by polymerizing the monomers obtained are preferably used. Of these, the interaction with adsorbed water present on the surface of the material is not too strong, and the balance with the hydrophobic monomer units is easily achieved. A repeating unit in a copolymer obtained by copolymerizing a lactam is preferred, and a repeating unit in a homopolymer obtained by polymerizing an N-vinyllactam is more preferred. Among them, a homopolymer obtained by polymerizing vinylpyrrolidone or a repeating unit in a copolymer obtained by copolymerizing vinylpyrrolidone is more preferred, and a homopolymer obtained by polymerizing vinylpyrrolidone is most preferred. .

なお、前記親水性高分子の作用・機能を阻害しない程度、他のモノマー、例えば、グリシジル基のような反応性基を含むモノマーが共重合されていてもよい。 Other monomers, for example, monomers containing a reactive group such as a glycidyl group, may be copolymerized to the extent that the actions and functions of the hydrophilic polymer are not impaired.

前記親水性高分子における親水性モノマー単位と疎水性モノマー単位の配列としては、例えば、グラフト共重合体、ブロック共重合体、交互共重合体、ランダム共重合体等が挙げられる。これらのうち、発酵液中の不純物の付着抑制機能が高い点において好ましいのは、ブロック共重合体、交互共重合体、ランダム共重合体であり、1分子の中で親水性と疎水性の適度なバランスを有する点においてより好ましいのは、ランダム共重合体又は交互共重合体である。ブロック共重合体や交互共重合体、ランダム共重合体が、グラフト共重合体、例えば主鎖が親水性モノマー単位、側鎖が疎水性モノマー単位からなるグラフト共重合体よりも発酵液中の不純物の付着抑制機能が高い理由は、グラフト共重合体では、主鎖にグラフトしたモノマー単位部分がタンパク質等と接触する機会が多いため、共重合ポリマーとしての特性よりも、グラフト鎖部分の特性が大きく影響するためと考えられる。また、交互共重合体、ランダム共重合体が、ブロック共重合体より親水性と疎水性の適度なバランスの点でより好ましいのは、ブロック共重合体では、それぞれのモノマー単位の特性がはっきり分かれるためではないかと考えられる。 Examples of the arrangement of hydrophilic monomer units and hydrophobic monomer units in the hydrophilic polymer include graft copolymers, block copolymers, alternating copolymers, and random copolymers. Among these, block copolymers, alternating copolymers, and random copolymers are preferable in that they have a high function of suppressing the adhesion of impurities in the fermentation broth. A random copolymer or an alternating copolymer is more preferable in that it has a good balance. Block copolymers, alternating copolymers, and random copolymers are more likely to contain impurities in the fermentation broth than graft copolymers, such as graft copolymers whose main chain is composed of hydrophilic monomer units and side chains are composed of hydrophobic monomer units. The reason why the adhesion suppression function of is high is that in the graft copolymer, the monomer unit grafted to the main chain has many opportunities to come into contact with proteins, etc., so the characteristics of the graft chain portion are greater than the characteristics of the copolymer. presumably because it affects In addition, alternating copolymers and random copolymers are more preferable than block copolymers in terms of a proper balance between hydrophilicity and hydrophobicity, because in block copolymers, the characteristics of each monomer unit are clearly separated. It is thought that it is for the sake of

上記親水性高分子は、例えば、アゾ系開始剤を用いたラジカル重合法に代表される連鎖重合法により合成できるが、合成法はこれに限られるものではない。 The hydrophilic polymer can be synthesized, for example, by a chain polymerization method typified by a radical polymerization method using an azo initiator, but the synthesis method is not limited to this.

上記親水性高分子は、例えば、以下の製造方法により製造されるが、この方法に限られるものではない。 The above hydrophilic polymer is produced, for example, by the following production method, but is not limited to this method.

親水性モノマー、疎水性モノマーをそれぞれ所定量と、重合溶媒及び重合開始剤とを混合し、窒素雰囲気下で所定温度にて所定時間、攪拌しながら混合し、重合反応させる。親水性モノマー、疎水性モノマーの量比は、共重合体における親水性モノマー単位のモル分率に応じて決めることができる。反応液を室温まで冷却して重合反応を停止し、ヘキサン等の溶媒に投入する。析出した沈殿物を回収し、減圧乾燥することで、親水性高分子を得ることができる。 Predetermined amounts of a hydrophilic monomer and a hydrophobic monomer are mixed with a polymerization solvent and a polymerization initiator, and the mixture is stirred for a predetermined time at a predetermined temperature in a nitrogen atmosphere to cause a polymerization reaction. The amount ratio of the hydrophilic monomer and the hydrophobic monomer can be determined according to the molar fraction of hydrophilic monomer units in the copolymer. The reaction solution is cooled to room temperature to terminate the polymerization reaction, and then poured into a solvent such as hexane. A hydrophilic polymer can be obtained by collecting the deposited precipitate and drying it under reduced pressure.

上記重合反応の反応温度は、30~150℃が好ましく、50~100℃がより好ましく、70~80℃がさらに好ましい。 The reaction temperature of the polymerization reaction is preferably 30 to 150°C, more preferably 50 to 100°C, and even more preferably 70 to 80°C.

上記重合反応の圧力は、常圧であることが好ましい。 The pressure for the polymerization reaction is preferably normal pressure.

上記重合反応の反応時間は、反応温度等の条件に応じて適宜選択されるが、1時間以上が好ましく、3時間以上がより好ましく、5時間以上がさらに好ましい。反応時間が短いと、共重合体に大量の未反応モノマーが残存しやすくなる場合がある。一方、反応時間は24時間以下が好ましく、12時間以下がより好ましい。反応時間が長くなると、二量体の生成等副反応が起こりやすくなり、分子量の制御が困難になる場合がある。 The reaction time of the polymerization reaction is appropriately selected according to conditions such as the reaction temperature, but is preferably 1 hour or longer, more preferably 3 hours or longer, and even more preferably 5 hours or longer. If the reaction time is short, a large amount of unreacted monomer tends to remain in the copolymer in some cases. On the other hand, the reaction time is preferably 24 hours or less, more preferably 12 hours or less. When the reaction time is long, side reactions such as formation of dimers are likely to occur, and it may become difficult to control the molecular weight.

上記重合反応に用いる重合溶媒は、モノマーと相溶する溶媒であれば特に限定はされず、例えば、ジオキサン若しくはテトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、N,N-ジメチルホルムアミド等のアミド系溶媒、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド系溶媒、ベンゼン若しくはトルエン等の芳香族炭化水素系溶媒、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、アミルアルコール若しくはヘキサノール等のアルコール系溶媒又は水等が用いられるが、毒性の点から、アルコール系溶媒又は水を用いることが好ましい。 The polymerization solvent used in the polymerization reaction is not particularly limited as long as it is compatible with the monomer, and examples thereof include ether solvents such as dioxane or tetrahydrofuran, amide solvents such as N,N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, and the like. sulfoxide solvents, aromatic hydrocarbon solvents such as benzene or toluene, alcoholic solvents such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, amyl alcohol or hexanol, or water, etc. are used, but from the point of toxicity, alcoholic solvents or It is preferred to use water.

上記重合反応の重合開始剤としては、例えば、光重合開始剤や熱重合開始剤が用いられる。ラジカル、カチオン又はアニオンのいずれを発生する重合開始剤を用いてもよいが、モノマーの分解を起こさないという点で、ラジカル重合開始剤が好適に使用される。ラジカル重合開始剤としては、例えば、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリル若しくはアゾビス(イソ酪酸)ジメチル等のアゾ系開始剤又は過酸化水素、過酸化ベンゾイル、ジ-tert-ブチルペルオキシド若しくはジクミルペルオキシド等の過酸化物開始剤が使用される。 As the polymerization initiator for the polymerization reaction, for example, a photopolymerization initiator or a thermal polymerization initiator is used. Although any polymerization initiator that generates radicals, cations or anions may be used, radical polymerization initiators are preferably used because they do not cause decomposition of monomers. Examples of radical polymerization initiators include azo initiators such as azobisisobutyronitrile, azobisdimethylvaleronitrile or azobis(isobutyrate)dimethyl, hydrogen peroxide, benzoyl peroxide, di-tert-butyl peroxide or A peroxide initiator such as dicumyl peroxide is used.

重合反応停止後、重合反応溶液を投入する溶媒としては、共重合体が沈殿する溶媒であれば得に限定はされず、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン若しくはデカンのような炭化水素系溶媒又はジメチルエーテル、エチルメチルエーテル、ジエチルエーテル若しくはジフェニルエーテルのようなエーテル系溶媒が用いられる。 After stopping the polymerization reaction, the solvent into which the polymerization reaction solution is added is not particularly limited as long as it is a solvent that precipitates the copolymer. An ether solvent such as dimethyl ether, ethyl methyl ether, diethyl ether or diphenyl ether is used.

(8)その他
本発明の分離膜が中空糸膜の形状をとる場合、中空糸の外径と膜厚は、膜の強度を損なわない範囲で、中空糸膜内部長手方向の圧力損失を考慮し、膜モジュールとして透水量が目標値になるように決めればよい。即ち、外径が、太ければ圧力損失の点で有利になるが、充填本数が減り、膜面積の点で不利になる。一方、外径が細い場合は充填本数を増やせるので膜面積の点で有利になるが、圧力損失の点で不利になる。また、膜厚は強度を損なわない範囲で薄い方が好ましい。従って、おおよその目安を示すならば、中空糸膜の外径は、好ましくは0.3~3mm、より好ましくは0.4 ~2.5mm、更に好ましくは、0.5~2.0mmである。また、膜厚は、好ましくは外径の0.08~0.4倍、より好ましくは0.1~0.35倍、更に好ましくは0.12~0.3倍である。
(8) Others When the separation membrane of the present invention takes the form of a hollow fiber membrane, the outer diameter and membrane thickness of the hollow fiber take into consideration the pressure loss in the longitudinal direction inside the hollow fiber membrane within a range that does not impair the strength of the membrane. Then, the membrane module should be determined so that the permeation rate becomes the target value. That is, if the outer diameter is large, it is advantageous in terms of pressure loss, but it is disadvantageous in terms of membrane area because the number of filled tubes is reduced. On the other hand, when the outer diameter is small, the number of fillings can be increased, which is advantageous in terms of membrane area, but disadvantageous in terms of pressure loss. Also, the film thickness is preferably as thin as possible within a range that does not impair the strength. Therefore, as a rough guideline, the outer diameter of the hollow fiber membrane is preferably 0.3 to 3 mm, more preferably 0.4 to 2.5 mm, still more preferably 0.5 to 2.0 mm. . The film thickness is preferably 0.08 to 0.4 times the outer diameter, more preferably 0.1 to 0.35 times, still more preferably 0.12 to 0.3 times.

本発明の分離膜は実質上、マクロボイドを有しないことが好ましい。ここで、マクロボイドとは、分離膜断面において、膜実質部分に観察される長径が50μm以上の空孔である。実質上有しないとは、断面において10個/mm以下、より好ましくは5個/m m以下、であり、全く有しないことが、もっとも好ましい。 Preferably, the separation membranes of the present invention are substantially free of macrovoids. Here, macrovoids are pores having a major axis of 50 μm or more observed in the substantial portion of the separation membrane in the cross section of the separation membrane. "Substantially free" means 10 particles/mm 2 or less, more preferably 5 particles/mm 2 or less in a cross section, and it is most preferable to have no particles at all.

本発明の分離膜は、10kPa,25℃における透水性能が0.1~10m/m・h 、好ましくは0.2~5m/m・h、更に好ましくは0.4~2m/m・hの範囲にあり、本発明の分離膜が中空糸膜の形状をとる場合、中空糸の破断強度が0.3~3kg/本、好ましくは0.4~2.5kg/本、更に好ましくは0.5~2kg/本の範囲にあり、かつ、破断伸度が20~1000%、好ましくは40~8 00%、更に好ましくは60~500%の範囲にあることが好ましい。この範囲にあることにより、通常の使用条件で、十分な透水性能を発揮するとともに、中空糸膜の破断を起こさない。 The separation membrane of the present invention has a water permeability at 10 kPa and 25° C. of 0.1 to 10 m 3 /m 2 ·h, preferably 0.2 to 5 m 3 /m 2 ·h, more preferably 0.4 to 2 m 3 . /m 2 ·h, and when the separation membrane of the present invention takes the form of a hollow fiber membrane, the breaking strength of the hollow fiber is 0.3 to 3 kg/membrane, preferably 0.4 to 2.5 kg/membrane. More preferably, the weight is in the range of 0.5 to 2 kg/strand, and the elongation at break is in the range of 20 to 1000%, preferably 40 to 800%, more preferably 60 to 500%. Within this range, sufficient water permeability is exhibited under normal use conditions, and the hollow fiber membrane does not break.

<分離膜の製造方法>
本発明に係る分離膜の製膜方法に特に制限は無い。例として、以下に疎水性高分子としてポリフッ化ビニリデン系樹脂から中空糸膜を得るための方法について述べるが、本発明はこれらの製造方法例によってなんら限定されるものではない。上述の中空糸膜の製造方法の一例について、以下に説明する。以下に説明する製造方法は、
(a)疎水性高分子を含有する溶液を相分離することにより中空糸を形成する工程
(b)前記中空糸膜を熱処理する工程
(c)前記熱処理した中空糸に親水性高分子を導入する工程
を有する。
<Separation Membrane Manufacturing Method>
There is no particular limitation on the method for producing the separation membrane according to the present invention. As an example, a method for obtaining a hollow fiber membrane from a polyvinylidene fluoride resin as a hydrophobic polymer will be described below, but the present invention is not limited to these production method examples. An example of the method for producing the hollow fiber membrane described above will be described below. The manufacturing method described below is
(a) step of forming hollow fibers by phase-separating a solution containing a hydrophobic polymer (b) step of heat-treating the hollow fiber membrane (c) introducing a hydrophilic polymer into the heat-treated hollow fibers have a process.

(I)中空糸の形成工程
ポリフッ化ビニリデン系樹脂から中空糸膜を製造する方法としては、熱誘起相分離法、非溶媒誘起相分離法、溶融抽出法、延伸開孔法等が挙げられるが、このうち熱誘起相分離法あるいは非溶媒誘起相分離法を利用することが好ましい。
(I) Hollow fiber formation process Examples of methods for producing a hollow fiber membrane from a polyvinylidene fluoride resin include a thermally induced phase separation method, a non-solvent induced phase separation method, a melt extraction method, and a stretching opening method. Of these, it is preferable to use the thermally induced phase separation method or the non-solvent induced phase separation method.

熱誘起相分離とは、高温で溶解した樹脂溶液を冷却することにより固化せしめる相分離であり、非溶媒誘起相分離とは、樹脂溶液を非溶媒に接触させることにより固化せしめる相分離である。 Thermally induced phase separation is phase separation in which a resin solution dissolved at a high temperature is solidified by cooling, and non-solvent induced phase separation is phase separation in which the resin solution is solidified by contact with a non-solvent.

熱誘起相分離法を利用して中空糸膜を製造する場合、ポリフッ化ビニリデン系樹脂溶液の溶媒としては、樹脂の貧溶媒が好ましく、シクロヘキサノン、イソホロン、γ-ブチロラクトン、ジメチルスルホキシド等のアルキルケトン、エステル等の比較的樹脂の溶解度が高い貧溶媒が特に好ましく採用される。 When a hollow fiber membrane is produced using a thermally induced phase separation method, the solvent for the polyvinylidene fluoride resin solution is preferably a poor solvent for the resin, such as cyclohexanone, isophorone, γ-butyrolactone, alkyl ketones such as dimethyl sulfoxide, A poor solvent, such as an ester, in which the resin has a relatively high solubility is particularly preferably employed.

また非溶媒誘起相分離法を利用して中空糸膜を製造する場合、ポリフッ化ビニリデン系樹脂溶液の溶媒としては、樹脂の良溶媒が好ましく、この良溶媒としては、N-メチル-2-ピロリドン、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、メチルエチルケトン、アセトン、テトラヒドロフラン等の低級アルキルケトン、エステル、アミド等およびその混合溶媒が挙げられる。他方、非溶媒は、樹脂の非溶媒であり、水、ヘキサン、ペンタン、ベンゼン、トルエン、メタノール、エタノール、四塩化炭素、o-ジクロルベンゼン、トリクロルエチレン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、低分子量のポリエチレングリコール等の脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、脂肪族多価アルコール、芳香族多価アルコール、塩素化炭化水素、またはその他の塩素化有機液体およびその混合溶媒等が挙げられる。 Further, when a hollow fiber membrane is produced using a non-solvent-induced phase separation method, a good solvent for the resin is preferable as the solvent for the polyvinylidene fluoride resin solution, and the good solvent is N-methyl-2-pyrrolidone , dimethylacetamide, dimethylformamide, methyl ethyl ketone, acetone, lower alkyl ketones such as tetrahydrofuran, esters, amides and mixed solvents thereof. On the other hand, the non-solvent is a non-solvent for the resin, water, hexane, pentane, benzene, toluene, methanol, ethanol, carbon tetrachloride, o-dichlorobenzene, trichloroethylene, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene. Aliphatic hydrocarbons such as glycols, butylene glycols, pentanediol, hexanediol, low molecular weight polyethylene glycols, aromatic hydrocarbons, aliphatic polyhydric alcohols, aromatic polyhydric alcohols, chlorinated hydrocarbons, or other chlorinated Examples include organic liquids and mixed solvents thereof.

前記熱誘起相分離法あるいは非溶媒誘起相分離法により製造された分離膜を、該分離膜の融点をTmとしたときTm-70℃≦T<Tm-40℃を満たす温度Tで熱処理することが好ましく採用される。 heat-treating the separation membrane produced by the thermally induced phase separation method or the non-solvent induced phase separation method at a temperature T that satisfies Tm−70° C.≦T<Tm−40° C., where Tm is the melting point of the separation membrane. is preferably adopted.

ここで分離膜の融点Tmは、示差走査熱量測定(DSC測定)装置を用いて乾燥状態の分離膜を速度10℃/minで昇温させたときのピークトップの温度であり、ポリフッ化ビニリデンからなる中空糸膜の場合175℃付近である。 Here, the melting point Tm of the separation membrane is the peak top temperature when the temperature of the separation membrane in a dry state is raised at a rate of 10° C./min using a differential scanning calorimetry (DSC measurement) device. It is around 175° C. in the case of hollow fiber membranes.

分離膜の融点に近い高温で分離膜を熱処理すると、分離膜を形成する固形部内の非晶部でポリマーのミクロブラウン運動が活発化した後、一部で結晶化したり、あるいは固形部内の分離膜の融点より低温で溶融する結晶部が、一度溶融した後、より高温で溶融する結晶部に再結晶化したりすることで、固形部が収縮する。このような結晶部および非晶部には微小な空隙が存在するため、収縮により空隙が埋まることで、発酵液中のタンパク質等の汚れ成分の付着起点を削減する効果が期待される。一方で、分離膜の融点に極端に近い場合、熱処理時に膜全体の収縮により固形部間の小さな空隙が閉塞することで、流路の分岐を乏しくする効果が生じると考えられるため、融点に対して比較的低い熱処理温度が好ましい。しかし熱処理時に固形部間の大きな空隙はほとんど変化しないために、純水透過性能の低下は抑制されると考えられる。ここで分離膜の融点より低温で溶融する結晶部とは次の結晶部を示す。乾燥状態の分離膜を、DSC測定装置を用いて、速度10℃/minで昇温させたとき、ブロードな吸熱ピークが現れる。この吸熱ピークの中で分離膜の融点にあたるピークトップより低温側にテーリングした部分に起因する結晶部が分離膜の融点より低温で溶融する結晶部である。すなわち結晶部全体の中でエネルギー的に不安定な結晶部であると考えられる。 When the separation membrane is heat-treated at a high temperature close to the melting point of the separation membrane, the micro-Brownian motion of the polymer is activated in the amorphous part in the solid part forming the separation membrane, and then partly crystallizes, or the separation membrane in the solid part forms. The crystal part that melts at a temperature lower than the melting point of is once melted, and then recrystallizes into a crystal part that melts at a higher temperature, causing the solid part to shrink. Since minute voids are present in such crystalline and amorphous portions, shrinkage fills the voids, which is expected to have the effect of reducing adhesion starting points of fouling components such as protein in the fermentation broth. On the other hand, when the melting point of the separation membrane is extremely close to the melting point, the small gaps between the solid portions are clogged due to the shrinkage of the entire membrane during heat treatment. A relatively low heat treatment temperature is preferred. However, since the large voids between the solid portions hardly change during the heat treatment, it is thought that the decrease in the pure water permeation performance is suppressed. Here, the crystal part that melts at a temperature lower than the melting point of the separation membrane means the following crystal part. When the dried separation membrane is heated at a rate of 10° C./min using a DSC measuring device, a broad endothermic peak appears. Among the endothermic peaks, the crystal part resulting from the portion tailing to the lower temperature side than the peak top corresponding to the melting point of the separation membrane is the crystal part that melts at a temperature lower than the melting point of the separation membrane. That is, it is considered to be the energetically unstable crystal part among the entire crystal parts.

このように熱誘起相分離法および非溶媒誘起相分離法では、樹脂の溶解度が高い良溶媒あるいは貧溶媒を用いることにより、樹脂と溶媒を分子レベルで混合させられるため、固化させた際に、樹脂の分子間に溶媒分子が介在する。そのため形成される分子間の空隙が多くなり、また分離膜の融点より低温で溶融する結晶部すなわちエネルギー的に不安定な結晶部が多くなると考えられる。本発明の分離膜が中空糸膜の形状をとる場合、このような状態の中空糸膜を熱処理することにより、汚れ成分の付着起点を削減する効果が向上すると考えられる。 In this way, in the thermally induced phase separation method and the non-solvent induced phase separation method, by using a good solvent or a poor solvent in which the resin has a high solubility, the resin and the solvent can be mixed at the molecular level, so when solidified, Solvent molecules intervene between the resin molecules. As a result, it is believed that the number of intermolecular voids increases, and that crystal parts that melt at a temperature lower than the melting point of the separation membrane, ie, energetically unstable crystal parts, increase. When the separation membrane of the present invention has the shape of a hollow fiber membrane, heat treatment of the hollow fiber membrane in such a state is thought to improve the effect of reducing the starting points of adhesion of fouling components.

なお、熱誘起相分離法には主に2種類の相分離機構がある。一つは高温時に均一に溶解した樹脂溶液が、降温時に溶液の溶解能力低下が原因で樹脂の濃厚相と希薄相に分離する液-液相分離法、もう一つが高温時に均一に溶解した樹脂溶液が、降温時に樹脂の結晶化が起こりポリマー固体相とポリマー希薄溶液相に相分離する固-液相分離法である。前者の方法では主に三次元網目構造が、後者の方法では球状構造が形成される。本発明では上述した理由から、後者の相分離機構により球状構造を形成させることがより好ましい。球状構造の場合、固形部がバルキーであるため、固形部間の空隙が収縮しにくく、高い純水透過性能を維持できることも好ましい理由である。このことから固-液相分離が誘起される樹脂濃度および溶媒を選択することが好ましく採用される。また冷却する際は冷却浴を用いることが好ましく、樹脂溶液の溶媒と同じか、固化を速くさせる等のために前記樹脂の非溶媒を低濃度で含有することが好ましい。 There are mainly two types of phase separation mechanisms in the thermally induced phase separation method. One is a liquid-liquid phase separation method in which a resin solution that is uniformly dissolved at high temperature separates into a dense phase and a dilute phase due to the decrease in dissolving ability of the solution when the temperature is lowered, and the other is a resin that is uniformly dissolved at high temperature. It is a solid-liquid phase separation method in which the solution undergoes phase separation into a polymer solid phase and a polymer dilute solution phase due to crystallization of the resin when the temperature is lowered. The former method mainly forms a three-dimensional network structure, and the latter method forms a spherical structure. In the present invention, for the reasons described above, it is more preferable to form a spherical structure by the latter phase separation mechanism. In the case of the spherical structure, since the solid portion is bulky, the voids between the solid portions are less likely to shrink, and this is also the reason why it is preferable to maintain high pure water permeation performance. For this reason, it is preferable to select a resin concentration and a solvent that induce solid-liquid phase separation. When cooling, it is preferable to use a cooling bath, and it is preferable to use the same solvent as the resin solution or to contain a non-solvent for the resin at a low concentration in order to speed up the solidification.

熱誘起相分離法および非溶媒誘起相分離法に対して溶融抽出法は、樹脂と無機微粒子と樹脂への溶解度の低い有機液状体を高温で混練することにより高温の液状体とした後に固化させ、その後に無機微粒子と有機液状体を抽出して、分子が集まった固形部の間に空隙を形成させる方法である。この方法では高温の液状体において樹脂と有機液状体とが分子レベルで混合していないため、固化させた際に樹脂の分子間に溶媒分子が介在しない。また混練温度は樹脂の融点以上である。このため、固化させた後に中空糸膜を融点未満の温度で熱処理しても、結晶状態は変化せず汚れ成分の付着起点を削減する効果の向上はみられない。 In contrast to the thermally induced phase separation method and the non-solvent induced phase separation method, the melt extraction method kneads a resin, inorganic fine particles, and an organic liquid with low solubility in the resin at a high temperature to form a high-temperature liquid, which is then solidified. , and then extracting the inorganic fine particles and the organic liquid to form voids between the solid portions where the molecules are gathered. In this method, since the resin and the organic liquid are not mixed at the molecular level in the high-temperature liquid, solvent molecules do not intervene between the resin molecules when solidified. Also, the kneading temperature is higher than the melting point of the resin. For this reason, even if the hollow fiber membrane is heat-treated at a temperature lower than the melting point after solidification, the crystalline state does not change and no improvement in the effect of reducing the fouling starting points is observed.

また、延伸開孔法は、樹脂を溶融賦形し、アニール処理を施し延伸する方法である。この方法も溶融抽出法と同様に、溶媒を使用せず、溶融するが、固化させた後に3倍以上の非常に高倍率で延伸することで結晶状態が変化する。しかしこの変化は結晶化の促進であり、その後融点未満の温度で熱処理しても、熱処理温度以下での寸法安定性は向上するが結晶状態はほとんど変化せず、汚れ成分の付着起点を削減する効果の向上はみられない。 Further, the stretch opening method is a method in which a resin is melted, shaped, annealed, and stretched. Like the melt extraction method, this method does not use a solvent and melts, but after solidification, it is stretched at a very high magnification of 3 times or more to change the crystal state. However, this change promotes crystallization, and subsequent heat treatment at a temperature below the melting point improves the dimensional stability at temperatures below the heat treatment temperature, but the crystalline state hardly changes, reducing the starting points for adhesion of fouling components. No improvement in efficacy was observed.

以上の理由から本発明の分離膜の製造方法としては、熱誘起相分離法あるいは非溶媒誘起相分離法を利用することが必要であり、さらに球状構造を形成させるため熱誘起相分離法の固-液相分離法がより好ましく採用される。 For the above reasons, it is necessary to use the thermally induced phase separation method or the non-solvent induced phase separation method as the method for producing the separation membrane of the present invention. - A liquid phase separation method is more preferably employed.

熱誘起相分離法の固-液相分離法において、分離膜の厚み方向に対して非対称的に球状構造の大きさおよび球状構造間の空孔の大きさを変化させる方法として、樹脂溶液を分離膜形状に成形する工程と樹脂溶液を冷却浴中で固-液型熱誘起相分離によって固化させる工程の間で樹脂溶液に分離膜の厚み方向における温度勾配を付与する手法が挙げられる。 In the solid-liquid phase separation method of the thermally induced phase separation method, the resin solution is separated as a method of changing the size of the spherical structure and the size of the pores between the spherical structures asymmetrically with respect to the thickness direction of the separation membrane. There is a method of imparting a temperature gradient to the resin solution in the thickness direction of the separation membrane between the step of forming into a membrane shape and the step of solidifying the resin solution by solid-liquid thermally induced phase separation in a cooling bath.

「温度勾配を付与する」とは、膜の形状に形成された樹脂溶液において、その厚み方向における一部の温度と、他の部分の温度とを異ならせることを指す。より具体的には、「温度勾配を付与する」とは、分離膜状に形成された樹脂溶液において、一方の面から他方の面にかけて、温度を高くすることを指す。
温度勾配を付す具体的な手法として、中空糸膜を製造する場合は、(1)口金の温度を、供給される樹脂溶液の温度よりも高くする、(2)口金の内側ノズルを通る流体の温度を、供給される樹脂溶液の温度よりも高くする、(3)口金と冷却浴との間を空走する樹脂溶液を加熱する、のうちの少なくとも1つを実行することが挙げられる。
“Provide a temperature gradient” means that the temperature of a part of the resin solution formed in the film shape differs from the temperature of the other part in the thickness direction. More specifically, "providing a temperature gradient" refers to increasing the temperature from one surface to the other surface of the resin solution formed in the form of a separation membrane.
As a specific method for applying a temperature gradient, when manufacturing a hollow fiber membrane, (1) the temperature of the die is set higher than the temperature of the resin solution supplied, and (2) the flow of the fluid passing through the inner nozzle of the die is At least one of (3) heating the resin solution idling between the nozzle and the cooling bath is performed.

上記(1)および(3)の少なくとも1つを実行することで、中空糸膜の外側の球状構造を相対的に大きくすることができる。また、上記(2)を実行することで、中空糸膜の外側の球状構造を相対的に小さくすることができる。上記(3)を実行するには、口金1と冷却浴との間に、ヒーター等の加熱装置を配置してもよいし、高温の溶媒を吹きつける、あるいは塗布する装置を配置してもよい。
また、「温度勾配を付与する」ための具体的な手法として、平膜を製造する場合は、(1’)スリットダイである口金2においてスリットを挟んで対向する2つのブロック21、22のうち一方の温度を、供給される樹脂溶液の温度よりも高くする、(2’)スリットダイである口金2と冷却浴との間を空走する平膜状の樹脂溶液の片面を加熱する、のうちの少なくとも1つを実行することが挙げられる。(2’)を実行するには、上記(3)と同様の方法が採用できる。
By carrying out at least one of (1) and (3) above, the outer spherical structure of the hollow fiber membrane can be made relatively large. Moreover, by performing the above (2), the outer spherical structure of the hollow fiber membrane can be made relatively small. In order to carry out the above (3), a heating device such as a heater may be arranged between the nozzle 1 and the cooling bath, or a device for spraying or applying a high-temperature solvent may be arranged. .
In addition, as a specific method for "providing a temperature gradient", when manufacturing a flat film, (2′) heating one side of the flat-film-like resin solution running idle between the mouthpiece 2, which is a slit die, and the cooling bath; performing at least one of To execute (2′), a method similar to (3) above can be adopted.

「温度勾配を付与する」ことにより、大きい平均直径を有する球状構造にしたい部分の温度を、小さい平均直径を有する球状構造にしたい部分の温度よりも、相対的に高い状態にすることが好ましい。つまり、膜において被処理液と接する側の面の表層において、球状構造の平均直径を大きくし、膜の内側で平均直径を小さくしたい場合は、表層の温度を内側の温度よりも相対的に高くすることが好ましい。 By "providing a temperature gradient", it is preferable to make the temperature of the portion to be a spherical structure having a large average diameter relatively higher than the temperature of the portion to be a spherical structure having a small average diameter. In other words, if it is desired to increase the average diameter of the spherical structure on the surface layer of the surface of the membrane that contacts the liquid to be treated and to decrease the average diameter on the inside of the membrane, the temperature of the surface layer should be relatively higher than the temperature of the inside. preferably.

温度を相対的に高くする方法において、大きい平均直径を有する球状構造にしたい部分以外の樹脂温度を低下させることも可能であるが、この場合、樹脂温度を低下させた側の球状構造を小さくする効果は、樹脂温度を上昇させて球状構造を大きくする効果に比べて小さい。これは、一次核の形成は樹脂溶液の溶融温度から結晶化温度の間の準安定領域で徐々に進行するためである。 In the method of increasing the temperature relatively, it is possible to lower the resin temperature in areas other than the portion where the spherical structure having a large average diameter is desired. The effect is small compared to the effect of increasing the resin temperature and enlarging the spherical structure. This is because the formation of primary nuclei progresses gradually in the metastable region between the melting temperature and the crystallization temperature of the resin solution.

例えば、特定温度による冷却で比較的短時間で樹脂溶液に温度勾配を付与する場合などは、一次核の形成の進行には不十分な条件となる。一方、形成後の一次核は、樹脂溶液の昇温に対して比較的大きく影響されて減少し、固化後の球状構造数が減少する。 For example, when a temperature gradient is imparted to the resin solution in a relatively short period of time by cooling to a specific temperature, the conditions are insufficient for the progress of primary nucleus formation. On the other hand, the primary nuclei after formation are relatively greatly affected by the temperature rise of the resin solution and decrease, resulting in a decrease in the number of spherical structures after solidification.

すなわち、樹脂溶液の一次核は、昇温と降温の温度変化に対する変化挙動が異なる。従って、「温度勾配を付与する」ことにより、球状構造径を変化させる場合においては、樹脂溶液を部分的に昇温する工程が好ましく用いられる。 That is, the primary nucleus of the resin solution behaves differently with respect to temperature changes during temperature rise and temperature fall. Therefore, when changing the spherical structure diameter by "providing a temperature gradient", a step of partially heating the resin solution is preferably used.

本工程では、温度勾配の高温側の温度を、樹脂溶液のそのほかの部分よりも結晶の一次核が減少する温度とすることを行えばよい。
樹脂溶液の一部の温度を樹脂溶液のその他の部分よりも結晶の一次核が減少する温度とし、固-液相分離させることで、その部分に大きな直径を有する球状構造を形成することができる。
In this step, the temperature on the high temperature side of the temperature gradient may be set to a temperature at which the number of primary nuclei of crystals is reduced more than that in other portions of the resin solution.
By setting the temperature of a part of the resin solution to a temperature at which the number of primary crystal nuclei decreases more than the temperature of the other part of the resin solution and causing solid-liquid phase separation, a spherical structure having a large diameter can be formed in that part. .

温度勾配を付す工程において、温度勾配を付与する時の平均昇温速度、すなわち樹脂溶液の温度変化の平均速度(温度の昇温速度)を30℃/分以上700℃/分以下とし、付与時間(加熱時間)は0.1秒以上5.0秒以下加熱することが好ましい。平均昇温速度を75℃/分以上700℃/分以下0.2秒以上2.0秒以下加熱することがより好ましく、0.2秒以上1.0秒以下加熱することがさらに好ましい。 In the step of applying the temperature gradient, the average temperature increase rate when applying the temperature gradient, that is, the average rate of temperature change of the resin solution (temperature temperature increase rate) is set to 30 ° C./min or more and 700 ° C./min or less, and the application time is (Heating time) is preferably 0.1 seconds or more and 5.0 seconds or less. Heating at an average temperature increase rate of 75° C./min or more and 700° C./min or less is more preferably 0.2 seconds or more and 2.0 seconds or less, and more preferably 0.2 seconds or more and 1.0 seconds or less.

温度変化の平均昇温速度が30℃/分以上であることで、分離膜表面の球状構造を大きくし、高い透水性能を達成することができる。温度変化の速度が700℃/分以下であることで、分離膜表面の球状構造のみを選択的に大きくすることができるので、強伸度を高く維持することができる。樹脂溶液に、このような温度変化を付して温度勾配を持たせることにより、樹脂溶液の部分的な一次核数を制御することができる。 When the average heating rate of temperature change is 30° C./min or more, the spherical structure on the surface of the separation membrane can be enlarged, and high water permeability can be achieved. When the rate of temperature change is 700° C./min or less, it is possible to selectively enlarge only the spherical structure on the surface of the separation membrane, so that high strength and elongation can be maintained. By applying such a temperature change to the resin solution to provide a temperature gradient, the partial number of primary nuclei in the resin solution can be controlled.

また、加熱時間が0.1秒以上であることで、分離膜表面の球状構造を大きくし、高い透水性能とすることができる。一方で、加熱する時間が5.0秒以下であることで、分離膜表面の球状構造のみを選択的に大きくすることができるので、強伸度低下を高く維持することができる。以下、説明の便宜上、「加熱時間」および「平均昇温速度」という文言を用いて説明する。 Further, when the heating time is 0.1 second or more, the spherical structure on the surface of the separation membrane can be enlarged, and high water permeability can be achieved. On the other hand, if the heating time is 5.0 seconds or less, only the spherical structure on the surface of the separation membrane can be selectively enlarged, so that the reduction in strength and elongation can be maintained at a high level. Hereinafter, for convenience of explanation, the terms "heating time" and "average heating rate" will be used.

平均昇温速度は、樹脂溶液を冷却浴中で固-液型熱誘起相分離によって固化させる工程の直前における樹脂溶液温度つまり一次結晶核形成温度Tをサーモグラフィーなどによって測定し、Tと加熱時間tの関係から式(7)の通り計算することができる。 The average temperature increase rate is obtained by measuring the resin solution temperature, that is, the primary crystal nucleus formation temperature T n immediately before the step of solidifying the resin solution by solid-liquid thermally induced phase separation in a cooling bath, by thermography or the like, and comparing T n with heating. It can be calculated as shown in Equation (7) from the relationship of time th .

Figure 2022170736000009
Figure 2022170736000009

なお、中空糸膜用口金、並びに平膜用口金が用いられる場合に、樹脂溶液を吐出する口金を加熱することで樹脂溶液に温度勾配を付す場合は、加熱時間は樹脂溶液が口金を通過するのにかかる時間である。 When a die for hollow fiber membranes and a die for flat membranes are used, when the die for discharging the resin solution is heated to impart a temperature gradient to the resin solution, the heating time is such that the resin solution passes through the die. is the time it takes to

加えて、結晶化温度Tつまり均一核形成により結晶成長する温度に対して、前記冷却浴温度Tを(T-T)/(T-T)<0.50に設定することが好ましい。T-Tは全体の冷却速度となるパラメータであるが、T-Tは結晶成長に寄与するパラメータである。全体の冷却速度のうち、結晶成長に寄与する温度差を小さくすることで、一次核を起点とした結晶成長が進み、前記温度勾配による一次核の分布通りに球状構造分布を発現できることを見出した。より好ましくは(T-T)/(T-T)<0.45であり、さらに好ましくは(T-T)/(T-T)<0.40である。 In addition, the cooling bath temperature T s is set to (T c −T s )/(T n −T s )<0.50 with respect to the crystallization temperature T c , that is, the temperature at which crystals grow by homogeneous nucleation. is preferred. T n −T s is a parameter that becomes the overall cooling rate, while T c −T s is a parameter that contributes to crystal growth. It was found that by reducing the temperature difference that contributes to crystal growth in the overall cooling rate, crystal growth starting from the primary nuclei proceeds, and a spherical structure distribution can be developed in accordance with the distribution of the primary nuclei due to the temperature gradient. . More preferably, (T c −T s )/(T n −T s )<0.45, and still more preferably (T c −T s )/(T n −T s )<0.40.

本発明の分離膜の製造方法においては、15<T-T<35の関係を満たすことが好ましい。T-Tが15℃より大きいことで、凝固時間が長くなりすぎることを抑制でき、製造設備が過剰に大きくなることを防止できる。また、T-Tは35℃より小さいことで、上述した一次核を起点とした成長化が進行することを見出した。 In the separation membrane manufacturing method of the present invention, it is preferable to satisfy the relationship 15<T n −T s <35. When T c −T s is greater than 15° C., it is possible to suppress the solidification time from becoming too long, and to prevent the manufacturing equipment from becoming excessively large. Further, the inventors have found that when T c −T s is less than 35° C., the growth progresses starting from the primary nuclei described above.

また、T-Tは100℃より小さいことが好ましく、80℃より小さいことがさらに好ましい。このような操作を採ることで、膜厚み方向により広く勾配を加えることができる。 Also, T n -T s is preferably less than 100°C, more preferably less than 80°C. By adopting such an operation, a wider gradient can be applied in the film thickness direction.

ここで、本発明の分離膜が中空糸膜の形状をとる場合、非溶媒誘起相分離法あるいは熱誘起相分離法を利用して製造された中空糸膜は、熱処理前に空隙を拡大し純水透過性能を向上させるために延伸することも好ましく採用される。延伸の条件は、好ましくは50~120℃、より好ましくは60~100℃の温度範囲で、好ましくは1.1~4倍の延伸倍率である。50℃未満では、安定して均質に延伸することが困難であり、120℃を超える温度では、中空糸膜が軟化し中空部がつぶれてしまうことがある。また、延伸は温度制御が容易であるため液体中で行うことが好ましいが、スチーム等の気体中で行っても構わない。液体としては水が簡便で好ましいが、90℃程度以上で延伸する場合には、低分子量のポリエチレングリコール等を用いることも好ましい。 Here, when the separation membrane of the present invention takes the shape of a hollow fiber membrane, the hollow fiber membrane produced by using a non-solvent induced phase separation method or a thermally induced phase separation method expands the pores before the heat treatment and is pure. Stretching is also preferably employed in order to improve water permeability. The stretching conditions are preferably a temperature range of 50 to 120° C., more preferably 60 to 100° C., and a draw ratio of 1.1 to 4 times. If the temperature is less than 50°C, it is difficult to stably and uniformly draw the membrane, and if the temperature exceeds 120°C, the hollow fiber membrane may soften and the hollow portion may collapse. Further, the stretching is preferably carried out in a liquid because temperature control is easy, but it may be carried out in a gas such as steam. As the liquid, water is preferable because it is simple, but when stretching is performed at about 90° C. or higher, it is also preferable to use low-molecular-weight polyethylene glycol or the like.

(II)熱処理工程
熱処理する分離膜は、加熱により溶解させないために、乾燥状態か樹脂の非溶媒で湿潤した状態が好ましい。とくに、樹脂成分がフッ素系樹脂、もしくはスルホン系樹脂であるときは、分離膜表面が極端に水に濡れにくくなることを避けるため、水蒸気により湿潤した状態が好ましい。
(II) Heat Treatment Process The separation membrane to be heat treated is preferably in a dry state or in a wet state with a non-solvent for the resin so as not to be dissolved by heating. In particular, when the resin component is a fluorine-based resin or a sulfone-based resin, it is preferably moistened with water vapor in order to prevent the surface of the separation membrane from being extremely wetted with water.

また、固形部間の微小な空隙を閉塞させ流路の分岐に乏しくする効果を効果的に抑制するためには、水溶性の化合物を固形部間の微小な空隙に塗布した状態で、水蒸気による湿潤条件下で熱処理を行うことが極めて好適である。水溶性の化合物が固形部間の空隙に入り込んだ状態で熱処理されるとき、化合物が細孔の閉塞を阻止する一方で、化合物が水蒸気により流動的になっているため分離膜の構造変化は阻害されないと考えられる。このとき、化合物の塗布されていない固形部内の微小な空隙では閉塞が生じると考えられる。水溶性の化合物の中でも、水溶性保湿剤は分離膜を乾燥保管する際に塗布しておくことで、細孔の閉塞を阻害することが一般に知られており、乾燥保管から熱処理工程を前処理なしに行えるため、水溶性保湿剤を塗布することが経済的である。水溶性保湿剤には、グリセリンやプロピレングリコール等のグリコール類が挙げられる。
分離膜の熱処理については一般的に知られているが、従来の技術では、熱処理温度以下での寸法安定性のために利用されている。そのため本発明に比べ熱処理温度は低く、発酵液に対する優れたろ過性能を分離膜に付与することはない。
In addition, in order to effectively suppress the effect of clogging the minute gaps between the solid parts and making the branching of the flow paths poor, water-soluble compounds were applied to the minute gaps between the solid parts and then the water vapor was applied. It is highly preferred to carry out the heat treatment under moist conditions. When a water-soluble compound is heat-treated in a state in which it enters the voids between the solid parts, the compound prevents pore clogging, while the compound becomes fluid due to water vapor, which inhibits structural changes in the separation membrane. not be considered. At this time, it is considered that minute voids in the solid portion to which the compound is not applied are clogged. Among water-soluble compounds, it is generally known that water-soluble moisturizing agents inhibit pore clogging when applied to separation membranes during dry storage. It is economical to apply a water-soluble moisturizing agent because it can be done without using. Water-soluble moisturizing agents include glycols such as glycerin and propylene glycol.
Heat treatment of separation membranes is generally known, but in the prior art, it is used for dimensional stability at temperatures below the heat treatment temperature. Therefore, the heat treatment temperature is lower than that of the present invention, and the separation membrane does not have excellent filtration performance for the fermented liquid.

(III)親水性高分子の導入工程
親水性高分子の種類は分離膜の欄で説明したとおりである。親水性高分子を導入する方法として、親水性高分子を溶解した水溶液を中空糸膜に通液、もしくは浸漬後、放射線照射や熱処理を行い、親水性高分子を不溶化させる方法、または分離膜に存在する反応性基との化学反応により共有結合を形成する方法が挙げられる。
分離膜の厚み方向に対して非対称的に親水性高分子の導入量を変化させる手法として、親水性高分子を溶解した水溶液を中空糸膜の一方の膜面から他方の膜面に通液させながら放射線照射や熱処理を行うことで、通液しながら親水性高分子が消費され、各厚み領域で接する水溶液中の親水性高分子濃度が異なるように設定する手法が挙げられる。
(III) Step of Introducing Hydrophilic Polymer The type of hydrophilic polymer is as described in the section on the separation membrane. As a method for introducing a hydrophilic polymer, an aqueous solution in which the hydrophilic polymer is dissolved is passed through or immersed in the hollow fiber membrane, followed by irradiation or heat treatment to insolubilize the hydrophilic polymer. A method of forming a covalent bond through a chemical reaction with an existing reactive group can be mentioned.
As a method for changing the introduction amount of hydrophilic polymer asymmetrically with respect to the thickness direction of the separation membrane, an aqueous solution in which the hydrophilic polymer is dissolved is passed from one membrane surface of the hollow fiber membrane to the other membrane surface. However, by performing radiation irradiation or heat treatment, the hydrophilic polymer is consumed while passing the liquid, and a method of setting the concentration of the hydrophilic polymer in the aqueous solution that is in contact with each thickness region to be different.

親水性高分子水溶液の濃度は、小さすぎると十分な量の親水性高分子が表面に導入されない。したがって、上記水溶液中の共重合体濃度は10ppm以上が好ましく、100ppm以上がより好ましく、500ppm以上がもっとも好ましい。ただし、水溶液の親水性高分子の濃度が大きすぎると、モジュールからの溶出物の増加が懸念されるため、上記水溶液中の共重合体濃度は100,000ppm以下が好ましく、10,000ppm以下がより好ましい。なお、上記親水性高分子の数平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)により測定される。 If the concentration of the hydrophilic polymer aqueous solution is too low, a sufficient amount of the hydrophilic polymer cannot be introduced onto the surface. Therefore, the copolymer concentration in the aqueous solution is preferably 10 ppm or more, more preferably 100 ppm or more, and most preferably 500 ppm or more. However, if the concentration of the hydrophilic polymer in the aqueous solution is too high, there is a concern that elution from the module may increase. preferable. The number average molecular weight of the hydrophilic polymer is measured by gel permeation chromatography (GPC).

なお、上記親水性高分子が水に難溶又は不溶である場合は、中空糸を溶解しない有機溶媒又は水と相溶し、かつ中空糸を溶解しない有機溶媒と水との混合溶媒に親水性高分子を溶解させてもよい。上記有機溶媒又は上記混合溶媒に用いうる有機溶媒の具体例として、メタノール、エタノール又はプロパノール等のアルコール系溶媒が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 In addition, when the hydrophilic polymer is poorly soluble or insoluble in water, it is hydrophilic in an organic solvent that does not dissolve the hollow fibers or a mixed solvent of water and an organic solvent that is compatible with water and does not dissolve the hollow fibers. Polymers may be dissolved. Specific examples of the organic solvent that can be used in the organic solvent or the mixed solvent include, but are not limited to, alcoholic solvents such as methanol, ethanol, and propanol.

また、上記混合溶媒中の有機溶媒の割合が多くなると、中空糸が膨潤し、中空糸膜の孔径等が変化してしまう可能性がある。したがって、上記混合溶媒中の有機溶媒の重量分率は60%以下が好ましく、10%以下がより好ましく、1%以下が最も好ましい。 Moreover, when the ratio of the organic solvent in the mixed solvent increases, the hollow fibers may swell and the pore diameter of the hollow fiber membrane may change. Therefore, the weight fraction of the organic solvent in the mixed solvent is preferably 60% or less, more preferably 10% or less, and most preferably 1% or less.

前記放射線照射にはα線、β線、γ線、X線、紫外線又は電子線等を用いることができる。ここで、安全性や簡便さの点から、γ線や電子線を用いた放射線法が好ましい。放射線の照射線量は15kGy以上が好ましく、25kGy以上がより好ましい。15kGy以上にすることで親水性高分子を効果的に導入することができる。また、上記照射線量は100kGy以下が好ましい。照射線量が100kGyを超えると、共重合体が3次元架橋やカルボン酸ビニルモノマー単位のエステル基部分の分解等を起こしやすくなり場合があるためである。 α-rays, β-rays, γ-rays, X-rays, ultraviolet rays, electron beams, or the like can be used for the radiation irradiation. Here, radiation methods using γ-rays or electron beams are preferable from the viewpoint of safety and simplicity. The irradiation dose of radiation is preferably 15 kGy or more, more preferably 25 kGy or more. A hydrophilic polymer can be effectively introduced by setting the dose to 15 kGy or more. Moreover, the irradiation dose is preferably 100 kGy or less. This is because if the irradiation dose exceeds 100 kGy, the copolymer tends to undergo three-dimensional cross-linking, decomposition of the ester group portion of the vinyl carboxylate monomer unit, and the like.

放射線を照射する際の架橋反応を抑制するため、抗酸化剤を用いてもよい。抗酸化剤とは、他の分子に電子を与えやすい性質を持つ物質のことを意味し、例えば、ビタミンC等の水溶性ビタミン類、ポリフェノール類又はメタノール、エタノール若しくはプロパノール等のアルコール系溶媒が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの抗酸化剤は単独で用いてもよいし、2種類以上混合して用いてもよい。抗酸化剤を用いる場合、安全性を考慮する必要があるため、エタノールやプロパノール等、毒性の低い抗酸化剤が好適に用いられる。 An antioxidant may be used to suppress the cross-linking reaction during irradiation. An antioxidant means a substance that has the property of easily donating electrons to other molecules. Examples include water-soluble vitamins such as vitamin C, polyphenols, and alcoholic solvents such as methanol, ethanol, and propanol. but not limited to these. These antioxidants may be used alone or in combination of two or more. When an antioxidant is used, it is necessary to consider safety, so low-toxic antioxidants such as ethanol and propanol are preferably used.

また、反応性基との化学反応により共有結合を形成する方法として、具体的には、材料の基材表面のアミノ基、スルホン酸基、ハロゲン化アルキル基等の反応性基と、共重合体の主鎖の末端や側鎖に導入された反応性基とを反応させることによって達成される。 In addition, as a method of forming a covalent bond by a chemical reaction with a reactive group, specifically, a reactive group such as an amino group, a sulfonic acid group, and a halogenated alkyl group on the surface of the material base material, and a copolymer is achieved by reacting with a reactive group introduced into the end of the main chain or side chain of the

材料表面に、反応性基を導入する方法としては、例えば、反応性基を有するモノマーを重合して表面に反応性基を有する基材を得る方法や、重合後、オゾン処理、プラズマ処理によって反応性基を導入する方法等が挙げられる。 Methods for introducing reactive groups onto the material surface include, for example, a method of polymerizing a monomer having a reactive group to obtain a base material having a reactive group on the surface, and a method of reacting with ozone treatment or plasma treatment after polymerization. a method of introducing a sexual group, and the like.

上記共重合体の主鎖の末端に反応性基を導入する方法としては、例えば、2,2’-アゾビス[2-メチル-N-(2-ヒドロキシエチル)プロピオンアミド]や4,4’-アゾビス(4-シアノ吉草酸)のような反応性基を有する開始剤を使用する方法等が挙げられる。 Examples of methods for introducing a reactive group to the end of the main chain of the copolymer include 2,2′-azobis[2-methyl-N-(2-hydroxyethyl)propionamide] and 4,4′- Examples include a method using an initiator having a reactive group such as azobis(4-cyanovaleric acid).

上記共重合体の側鎖に反応性基を導入する方法としては、上記共重合体の作用・機能を阻害しない程度において、メタクリル酸グリシジルのような反応性基を有するモノマーを共重合する方法等が挙げられる。 As a method for introducing a reactive group into the side chain of the copolymer, a method of copolymerizing a monomer having a reactive group such as glycidyl methacrylate to the extent that the action/function of the copolymer is not hindered. is mentioned.

前記親水性高分子の中空糸膜への導入量は、前述のとおり、全反射赤外分光法(ATR-IR)により定量可能である。また、必要に応じて、NMR測定やX線電子分光法(XPS)等によっても定量可能である。 The introduction amount of the hydrophilic polymer into the hollow fiber membrane can be quantified by total reflection infrared spectroscopy (ATR-IR), as described above. Also, if necessary, it can be quantified by NMR measurement, X-ray electron spectroscopy (XPS), or the like.

<分離膜モジュールの利用>
本発明の分離膜は液体のろ過に使用可能である。ろ過対象である原液としては、発酵液が好ましい。発酵液は微生物の種類や発酵生産物で特に限定されないが、例えば、ビール、ワイン、食酢、醤油、アミノ酸発酵液、有機酸発酵液、バイオ医薬品の発酵液などが挙げられ、ろ過によって、発酵液の濁質等、製品に不要な成分を除去することができる。上述の中空糸膜モジュールは、ろ過中の目詰まりが発生しにくく、目詰まり後の薬品洗浄による性能回復性が長期間にわたって維持されるので、これらの用途に好適である。
<Use of separation membrane module>
The separation membrane of the present invention can be used for liquid filtration. Fermented liquid is preferable as the undiluted liquid to be filtered. The fermented liquid is not particularly limited in terms of the type of microorganism or the fermentation product, but examples include beer, wine, vinegar, soy sauce, amino acid fermented liquid, organic acid fermented liquid, biopharmaceutical fermented liquid, etc. The fermented liquid can be filtered by filtration. Unnecessary components in the product such as turbidity can be removed. The hollow fiber membrane module described above is suitable for these applications because clogging during filtration is unlikely to occur and performance recoverability by chemical cleaning after clogging is maintained over a long period of time.

分離膜の使用時には、原液側に第1面を向けることが好ましい。つまり、原液を第1面に供給し、第2面から透過液を取り出すことが好ましい。 When using the separation membrane, it is preferable to orient the first surface toward the undiluted solution. That is, it is preferable to supply the undiluted liquid to the first surface and take out the permeated liquid from the second surface.

中空糸膜は、中空糸膜モジュールとして用いることができる。モジュールとは、中空糸膜を複数本束ねて円筒状の容器に納め、両端または片端をポリウレタンやエポキシ樹脂等で固定し、透過水を集水できるようにしたものや、平板状に中空糸膜の両端を固定して透過水を集水できるようにしたもののことである。この中空糸膜モジュールの原液側にポンプや水位差などの加圧手段を設けたり、透過液側にポンプまたはサイフォン等による吸引手段を設けたりすることにより、原液である発酵液の膜ろ過を行う分離装置として用いることができる。この分離装置を用いて、発酵液から、精製された透過液を製造することができる。 A hollow fiber membrane can be used as a hollow fiber membrane module. A module is a bundle of multiple hollow fiber membranes that is housed in a cylindrical container and fixed at one or both ends with polyurethane or epoxy resin to collect permeated water. It means that the both ends of the pipe are fixed so that the permeated water can be collected. By providing pressurizing means such as a pump or water level difference on the undiluted solution side of the hollow fiber membrane module, or by providing suction means such as a pump or siphon on the permeated liquid side, membrane filtration of the fermented liquid, which is the undiluted liquid, is performed. It can be used as a separation device. Using this separation device, a purified permeate can be produced from the fermentation broth.


本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、改良等が自在である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置場所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified as appropriate. In addition, the material, shape, size, numerical value, form, number, location, etc. of each component in the above-described embodiment are arbitrary and not limited as long as the present invention can be achieved.

以下に実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら限定されるものではない。以下の実施例では本発明の分離膜が中空糸膜の形状をとる場合について説明する。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to Examples below, but the present invention is not limited to these Examples. In the following examples, the case where the separation membrane of the present invention takes the shape of a hollow fiber membrane will be described.

<ポリフッ化ビニリデン系樹脂溶液の結晶化温度Tcの測定>
高感度示差走査熱量計(セイコーインスツル社製DSC6200)を用いて、ポリフッ化ビニリデン系樹脂と溶媒など製膜ポリマー原液組成と同組成の混合物を密封式DSC容器に密封し、昇温速度10℃/分で溶解温度まで昇温し30分保持して均一に溶解した。その後、降温速度10℃/分で降温する過程で観察される結晶化ピークの立ち上がり温度を結晶化温度Tcとした。
<Measurement of crystallization temperature Tc of polyvinylidene fluoride resin solution>
Using a high-sensitivity differential scanning calorimeter (DSC6200 manufactured by Seiko Instruments Inc.), a mixture having the same composition as the film-forming polymer stock solution composition such as polyvinylidene fluoride resin and solvent was sealed in a sealed DSC container, and the temperature was increased at a rate of 10 ° C. /min to the dissolution temperature and held for 30 minutes to dissolve uniformly. After that, the rise temperature of the crystallization peak observed in the process of lowering the temperature at a temperature lowering rate of 10° C./min was defined as the crystallization temperature Tc.

<水銀圧入法による中空糸膜の孔径分布測定>
中空糸膜を次の方法により絶乾した。熱処理をしていない、水で湿潤した状態の中空糸膜は、-20℃で約50時間凍結乾燥した後、さらに常温で約8時間真空乾燥した。熱処理した中空糸膜は、常温で約8時間真空乾燥した。この絶乾中空糸膜を約5mmの長さに切断し、試料重量を電子天秤((株)島津製作所製AW220)で秤量した。孔径分布はマイクロメリテックス社製ポアサイザー9320により測定した。試験片を装置付属の約5cmのガラス製のセルに封入し減圧下に水銀を注入した後、装置付属の耐圧容器中でオイルを介して約4kPa~207MPa(細孔径約7nm~350μmに対応)の範囲で昇圧することで行った。水銀の表面張力は484dyn/cm、水銀の接触角は141.3°を用いて計算した。
<Measurement of pore size distribution of hollow fiber membrane by mercury porosimetry>
The hollow fiber membrane was absolutely dried by the following method. The hollow fiber membrane which was not heat-treated and was wet with water was freeze-dried at −20° C. for about 50 hours and then vacuum-dried at room temperature for about 8 hours. The heat-treated hollow fiber membrane was vacuum-dried at room temperature for about 8 hours. This absolute dry hollow fiber membrane was cut to a length of about 5 mm, and the weight of the sample was measured with an electronic balance (AW220 manufactured by Shimadzu Corporation). The pore size distribution was measured with a Pore Sizer 9320 manufactured by Micromeritex. After the test piece was enclosed in a glass cell of about 5 cm 3 attached to the device and mercury was injected under reduced pressure, it was placed in a pressure vessel attached to the device via oil at about 4 kPa to 207 MPa (corresponding to a pore diameter of about 7 nm to 350 μm). ) was performed by increasing the pressure in the range of . The surface tension of mercury was calculated using 484 dyn/cm and the contact angle of mercury was 141.3°.

<薄膜切片の作製、比重の測定>
水で湿潤した状態の中空糸膜を膜長10cmに切り出し、カミソリ片刃を用いて断面が半円になるように切り、さらに0.5mm間隔で並べた2枚のカミソリ片刃(幅4cm)に半円筒状の膜中央線が当たるように押し当て、カミソリ片刃に接した部分(膜長4cm)を3分割した。3分割した膜の中央部分の長切片(4cm×0.5mm)を回収した。同様の操作を繰り返し得られた長切片20本を25℃、1時間の条件で風乾し、OCTコンパウンド(Tissue Tek社製)をかけて、膜内部までなじませた後、クライオモルドに中空糸膜の内表面側が底面となるように長切片を20本並べ、切片束(4cm×10mm)とした。-20℃の条件下にクライオモルドをおいて急速凍結させた後、クライオスタット(Leica社Jung CM3000)を用いて切片束の膜厚方向と垂直に5μmずつ薄切していき、中空糸膜の外表面から内表面に当たる領域まで回収し、外表面側からS1から順に領域名を割り振った薄膜切片を得た。
<Preparation of thin film section, measurement of specific gravity>
Cut out the hollow fiber membrane moistened with water to a film length of 10 cm, cut it with a razor blade so that the cross section becomes a semicircle, and cut it into two razor blades (width 4 cm) arranged at intervals of 0.5 mm. The cylindrical film was pressed so that the center line of the film came into contact with the film, and the portion (film length: 4 cm) in contact with the single-edged razor was divided into three parts. A long section (4 cm x 0.5 mm) of the central portion of the three-divided membrane was collected. 20 long sections obtained by repeating the same operation were air-dried at 25 ° C. for 1 hour, covered with OCT compound (manufactured by Tissue Tek), allowed to penetrate to the inside of the membrane, and then placed in a cryomold. Twenty long pieces were arranged so that the inner surface side of the tube was the bottom surface to form a bundle of pieces (4 cm×10 mm). After rapid freezing in a cryomold at −20° C., a cryostat (Leica Jung CM3000) was used to slice the section bundle into 5 μm increments perpendicular to the film thickness direction. A region corresponding to the inner surface was collected from the surface to obtain a thin film slice in which the region name was assigned in order from S1 from the outer surface side.

湿潤薄膜切片重量(g)から乾燥薄膜切片重量(g)を引算し、水の比重(1.00g/cm)で除した値を空隙体積(cm)とし、乾燥薄膜切片重量(g)を中空糸膜成分の比重(例えばフッ化ビニリデンホモポリマーであれば1.78g/cm)で除した値をポリマー体積(cm)として、乾燥薄膜切片重量(g)を空隙体積(cm)とポリマー体積(cm)の和で除した値を空隙部分込みの薄膜切片比重(g/cm)とする。 Subtract the dry thin-film section weight (g) from the wet thin-film section weight (g) and divide by the specific gravity of water (1.00 g/cm 3 ) to obtain the void volume (cm 3 ), and the dry thin-film section weight (g ) is divided by the specific gravity of the hollow fiber membrane component (for example, 1.78 g/cm 3 for a vinylidene fluoride homopolymer) to determine the polymer volume (cm 3 ). 3 ) and the sum of the polymer volume (cm 3 ) is taken as the thin film section specific gravity (g/cm 3 ) including voids.

<流路壁の吸着水の融点温度、融解熱量の評価>
流路壁における吸着水の融点温度、融解熱量は、高感度示差走査熱量計(セイコーインスツル社製DSC6200)を用いて、水で湿潤した状態の前記薄膜切片を、25℃、1時間の条件で風乾し、約3mgを電子天秤((株)島津製作所製AW220)で秤量し、窒素雰囲気下で測定した。-15.0~-0.1℃にピークトップを有する式(1)で表される中間水の融解に起因する吸熱ピーク(融解ピーク)の面積値から、融解熱量(J/cm)を算出した。なお、融解熱量の算出に用いる測定サンプルの体積値は、湿潤時の薄膜切片サンプル重量(g)から、100℃付近における水(自由水、中間水、不凍水全てを含む)の蒸発による吸熱ピークの面積値から算出される水分量(g)を引算し、前記空隙部分込みの薄膜切片比重(g/cm)で除した値を用いる。
<Evaluation of Melting Point Temperature and Heat of Fusion of Adsorbed Water on Channel Wall>
The melting point temperature and the heat of fusion of the adsorbed water on the channel wall were measured using a high-sensitivity differential scanning calorimeter (DSC6200 manufactured by Seiko Instruments Inc.), and the thin film section wetted with water was measured at 25 ° C. for 1 hour. Then, about 3 mg was weighed with an electronic balance (AW220 manufactured by Shimadzu Corporation) and measured under a nitrogen atmosphere. From the area value of the endothermic peak (melting peak) due to the melting of the intermediate water represented by formula (1) having a peak top at -15.0 to -0.1 ° C., the heat of fusion (J/cm 3 ) is calculated. Calculated. The volume value of the measurement sample used to calculate the heat of fusion is calculated from the weight (g) of the thin film section sample when wet, and endothermic heat absorption by evaporation of water (including all free water, intermediate water, and non-freezing water) at around 100 ° C. A value obtained by subtracting the water content (g) calculated from the peak area value and dividing by the thin film section specific gravity (g/cm 3 ) including the void portion is used.

中間水の体積当たり融解熱量Qが最大の領域Sqmaxと最小の領域Sqminにおける体積当たり融解熱量比Qmax/Qminを算出した。 A ratio Q max /Q min of the heat of fusion per volume in the region Sq max where the heat of fusion Q per volume of intermediate water is the maximum and the region Sq min where the heat of fusion Q is the minimum was calculated.

<ガス吸着法による中空糸膜の平均細孔径・細孔比表面積測定>
前記薄膜切片を減圧乾燥し、試料重量を電子天秤((株)島津製作所製AW220)で秤量した。自動比表面積・細孔径分布測定装置(マイクロトラック・ベル社製、BELSORP-mini II)を用い、窒素ガス吸着量を測定した。付属の解析プログラムを用いて平均細孔径、BET比表面積を算出した。
<Measurement of average pore diameter and pore specific surface area of hollow fiber membrane by gas adsorption method>
The thin film slice was dried under reduced pressure, and the weight of the sample was measured with an electronic balance (AW220 manufactured by Shimadzu Corporation). The nitrogen gas adsorption amount was measured using an automatic specific surface area/pore size distribution measuring device (BELSORP-mini II manufactured by Microtrac Bell). The average pore diameter and BET specific surface area were calculated using the attached analysis program.

<親水性高分子の含有量測定>
2cmの中空糸膜をジメチルスルホキシド1mLに溶解させ、日本電子製JNM-ECZ400Rを用いて、H-NMRにて測定した。本測定を中空糸膜の任意の二点で行い、検出されるPVDFの割合を100としたときの親水性高分子の量を求めた。
<Measurement of content of hydrophilic polymer>
A 2 cm hollow fiber membrane was dissolved in 1 mL of dimethyl sulfoxide and measured by 1 H-NMR using JNM-ECZ400R manufactured by JEOL. This measurement was performed at two arbitrary points on the hollow fiber membrane, and the amount of the hydrophilic polymer was determined when the ratio of PVDF detected was taken as 100.

<親水性高分子の深さ方向の分布>
中空糸膜を蒸留水で洗浄後、片刃で表面を出した。Arガスクラスターイオンビーム(Ar-GCIB)エッチングによりクリーニングを実施後、ION-TOF社製TOF.SIMS 5を用いて、TOF-SIMS測定を行った。一次イオンはBi3++、2次イオン極性は正及び負とした。試料の傾斜に起因する強度分布を補正するために、親水性高分子由来の強度分布をピクセルごとに検出されるすべてのイオンに対して相対強度をとり、親水性高分子の膜厚方向の含有量を求めた。
<Depth direction distribution of hydrophilic polymer>
After washing the hollow fiber membrane with distilled water, the surface was exposed with a single blade. After cleaning by Ar gas cluster ion beam (Ar-GCIB) etching, TOF-SIMS measurement was performed using TOF.SIMS 5 manufactured by ION-TOF. The primary ion was Bi3++, and the secondary ion polarities were positive and negative. In order to correct the intensity distribution due to the tilt of the sample, the intensity distribution derived from the hydrophilic polymer is taken relative to all ions detected for each pixel, and the content of the hydrophilic polymer in the film thickness direction is calculated. asked for quantity.

<膜モジュールの作製>
複数本の中空糸膜を約30cmの長さに切断し、ポリエチレンフィルムで巻いて中空糸膜束とした。この中空糸膜束を円筒型のポリカーボネート製モジュールケースに挿入し、両末端をエポキシポッティング剤で固めた。端部を切断して、両末端が開口したモジュールを得た。中空糸膜の本数は、中空糸膜内径基準の膜面積が100~200cmとなるよう適宜設定した。なお、円筒状のモジュールケースには両端部付近の2箇所にポートを設け、中空糸膜の外面を流体が灌流できるようにし、両末端には液の出入り口を有するエンドキャップを装着して、中空糸膜の中空部を流体が灌流できるようにした。
<Fabrication of membrane module>
A plurality of hollow fiber membranes were cut into lengths of about 30 cm and wound with a polyethylene film to form a hollow fiber membrane bundle. This hollow fiber membrane bundle was inserted into a cylindrical module case made of polycarbonate, and both ends were fixed with an epoxy potting agent. The ends were cut to obtain modules open at both ends. The number of hollow fiber membranes was appropriately set so that the membrane area based on the inner diameter of the hollow fiber membranes was 100 to 200 cm 2 . The cylindrical module case is provided with two ports near both ends so that the outer surface of the hollow fiber membrane can be perfused with fluid. The hollow part of the fiber membrane was allowed to be perfused with fluid.

<多糖閉塞試験>
水溶性多糖βグルカン(Megazyme社製)を2.0重量%含有した5.0重量%エタノール水溶液を調製した。平均分散径が100nm以上1000nm未満になるように、タンニン(富士フィルム和光純薬社製)を0.05重量%添加した。2.0m/m/dayで前記分離膜モジュールに定流量ろ過し、膜間差圧が初期膜間差圧の10倍になった時点でろ過を停止させる。純水を約1.0L/m通水し閉塞膜を得た。
<Polysaccharide occlusion test>
A 5.0% by weight ethanol aqueous solution containing 2.0% by weight of water-soluble polysaccharide β-glucan (manufactured by Megazyme) was prepared. Tannin (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added in an amount of 0.05% by weight so that the average dispersion diameter was 100 nm or more and less than 1000 nm. Filtration is performed at a constant flow rate through the separation membrane module at 2.0 m 3 /m 2 /day, and the filtration is stopped when the transmembrane pressure difference becomes 10 times the initial transmembrane pressure difference. About 1.0 L/m 2 of pure water was passed through to obtain a clogging membrane.

<βグルカンの測定>
βグルカンの測定は、Megazyme社製βグルカン測定キットMixed-linkage beta-glucanを用いて行った。測定は、付属のプロトコルに従って行った。
<Measurement of β-glucan>
β-glucan was measured using a β-glucan assay kit Mixed-linkage beta-glucan manufactured by Megazyme. Measurements were performed according to the attached protocol.

<平均分散径の測定>
多糖閉塞試験に用いる水溶液の平均分散径の測定は、電気泳動光散乱装置(大塚電子社製ELS-8000)用いて行った。平均分散径の解析は、装置に付属の解析ソフトを用いてキュムラント法により算出した。
<Measurement of average dispersion diameter>
The average dispersion diameter of the aqueous solution used in the polysaccharide occlusion test was measured using an electrophoretic light scattering device (ELS-8000 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.). Analysis of the average dispersion diameter was calculated by the cumulant method using analysis software attached to the device.

<TOF-SIMS測定による閉塞膜中の多糖成分比の評価>
前記多糖閉塞試験により得られた閉塞膜を、カミソリ片刃を用いて1cm長に切り出し、アルゴンガスクラスターイオンビームエッチングにより断面のクリーニングを行った。
<Evaluation of polysaccharide component ratio in occluded membrane by TOF-SIMS measurement>
The occlusion membrane obtained by the polysaccharide occlusion test was cut into a length of 1 cm using a single-edged razor, and the cross section was cleaned by argon gas cluster ion beam etching.

膜厚断面をTOF-SIMS測定し、測定された質量スペクトルから膜基材の特徴的なピーク(例えばポリフッ化ビニリデン膜であればCHF ピーク)で規格化された多糖成分由来のピーク(例えばC ピーク)の強度を算出し、さらに膜厚み方向に対する幅80μmのラインプロファイルを描写した。 A polysaccharide component-derived peak normalized by a characteristic peak of a membrane base material (for example, a C 3 HF 4 + peak in the case of a polyvinylidene fluoride membrane) from the measured mass spectrum obtained by measuring a cross section of the membrane by TOF-SIMS. (eg, C 3 H 5 O 3 -peak ) was calculated, and a line profile with a width of 80 μm in the film thickness direction was drawn.

膜基材由来のピーク強度の外表面側立ち上がり位置を0として、厚み方向に5μmごとにラインプロファイルを分割し、外表面側からS1から順に領域名を割り振った。各領域における前記多糖成分ピーク値の平均値を多糖閉塞状態における多糖成分の存在量とした。 Assuming that the outer surface side rising position of the peak intensity derived from the membrane base material is 0, the line profile was divided every 5 μm in the thickness direction, and region names were assigned in order from S1 from the outer surface side. The average value of the polysaccharide component peak values in each region was taken as the amount of polysaccharide components present in the polysaccharide-occluded state.

前記存在量が最大の領域Spmaxと最小の領域Spminにおける前記存在量比の対数値Log(Pmax/Pmin)を算出した。 A logarithmic value Log(P max /P min ) of the abundance ratio in the region Sp max with the largest abundance and the region Sp min with the smallest abundance was calculated.

<分離膜の透水性能評価>
中空糸膜1~10本程度からなる長さ約10cmの小型モジュールを作製し、温度25℃、ろ過差圧18.6kPaの条件で第1の面から蒸留水を送液して全量ろ過し、一定時間の透過水量(m)を測定して得た値を、単位時間(hr)、単位有効膜面積(m)、50kPa当たりに換算して算出した。
<Water permeability evaluation of separation membrane>
A small module with a length of about 10 cm consisting of about 1 to 10 hollow fiber membranes is produced, and distilled water is sent from the first surface under the conditions of a temperature of 25 ° C. and a filtration differential pressure of 18.6 kPa, and the entire amount is filtered. The value obtained by measuring the amount of permeated water (m 3 ) for a certain period of time was converted into a unit time (hr), a unit effective membrane area (m 2 ), and calculated per 50 kPa.

<実液運転評価>
ビール酵母を含有した市販の無ろ過ビール「銀河高原ビール」を(以下、評価用ビールと呼称する)使用した。容器内に0℃を維持した評価用ビール2Lを用意し、この容器からポンプを介して評価用ビールが中空糸膜の外面を灌流して容器に戻ると同時に、中空糸膜によってろ過されたろ液は評価用ビールが入っている容器とは異なる容器で採取するよう回路を組んだ。その際、モジュールへの評価用ビールの入口圧と出口圧およびろ過側の圧を測定できるようにした。膜面線速度が1.5m/secの流速で流れるように、評価用ビールを導入した。また、ろ過速度は、1m/dになるように調整し、定流量ろ過で運転した。この状態で、中空糸膜外面に評価用ビールを5±3℃で灌流、一部をろ過するクロスフローろ過を継続して実施した。運転を継続するに従い、中空糸膜が閉塞することで透水性が下がってくるが、定流量ろ過であるため、膜間圧力差(TMP)が上昇することになる。TMPは下式より算出する。ここで、Piは入口圧、Poは出口圧およびPfはろ過側の圧である。
TMP=((Pi+Po)/2)-Pf とした。
TMPが150kPaまで上昇する時間[h]を測定して、下式よりビール処理量を算出した。高い通水性を長時間維持できる場合にはビール処理量としては大きくなる。通水性が早くに減少するような場合にはビール処理量は小さくなる。
ビール処理量[L/m2]=ろ過速度100[L/m/h]×圧力150kPaまで上昇する時間[h]。
<Evaluation of actual liquid operation>
Commercially available unfiltered beer "Ginga Kogen Beer" containing brewer's yeast (hereinafter referred to as evaluation beer) was used. 2 L of beer for evaluation maintained at 0 ° C. was prepared in a container, and the beer for evaluation perfused the outer surface of the hollow fiber membrane from this container via a pump and returned to the container, and at the same time, the filtrate filtered by the hollow fiber membrane. A circuit was set up to collect in a container different from the container containing the beer for evaluation. At that time, it was made possible to measure the inlet pressure and outlet pressure of the beer for evaluation to the module and the pressure on the filtration side. Beer for evaluation was introduced so that the film surface linear velocity was 1.5 m/sec. In addition, the filtration speed was adjusted to 1 m/d, and the operation was performed at a constant flow rate. In this state, the outer surface of the hollow fiber membrane was perfused with beer for evaluation at 5±3° C., and cross-flow filtration was continuously performed by filtering a portion of the beer. As the operation continues, the hollow fiber membrane clogs and the water permeability decreases, but the transmembrane pressure difference (TMP) increases because of the constant flow rate filtration. TMP is calculated from the following formula. where Pi is the inlet pressure, Po is the outlet pressure and Pf is the filtration side pressure.
TMP=((Pi+Po)/2)-Pf.
The time [h] for the TMP to rise to 150 kPa was measured, and the amount of beer processed was calculated from the following formula. If high water permeability can be maintained for a long time, the amount of beer processed will be large. If the permeability decreases faster, the beer throughput will be lower.
Amount of beer processed [L/m 2 ]=filtration rate 100 [L/m 2 /h]×time for increasing pressure to 150 kPa [h].

<阻止性評価>
評価用ビールについて、被ろ過液とろ過液をサンプリング後30分室温で静置し、その濁度をネフェロメトリー式の濁度計にて測定する。その後下式より阻止率を計算した。
<Inhibitory evaluation>
Regarding the beer for evaluation, the liquid to be filtered and the filtrate are allowed to stand at room temperature for 30 minutes after sampling, and the turbidity is measured with a nephelometric turbidity meter. After that, the blocking rate was calculated from the following formula.

阻止率(%)=(原液濁度―ろ過液濁度)/原液濁度
<香味評価>
実液運転評価により得られたろ過液を官能試験に供し、10人のパネラーが5段階評価を行った。10人の平均点を香味評価点とした。
Rejection rate (%) = (Undiluted solution turbidity - Filtrate turbidity) / Undiluted solution turbidity <Flavor evaluation>
The filtrate obtained by the actual liquid operation evaluation was subjected to a sensory test, and 10 panelists performed a 5-grade evaluation. The average score of 10 people was used as the flavor evaluation score.

[実施例1]
重量平均分子量41.7万のフッ化ビニリデンホモポリマー38重量%とガンマブチロラクトン62重量%を150℃で溶解した。この樹脂溶液を、1.2MPaの圧力下で、(Tc+20)℃以上(Tc+55)℃以下の範囲内である100℃に20秒間保持した後、外側の管を108℃に加熱された二重管式口金に送液した。樹脂溶液は、二重管式口金に入ってから4.7秒後に吐出された。樹脂溶液を口金の外側の管に通しながら、同時に、100℃のγ-ブチロラクトン90重量%水溶液を二重管式口金の内側の管から吐出した。吐出された樹脂溶液を、γ-ブチロラクトン90重量%の水溶液からなる温度25℃の浴中で1分固化させた。固化した後、得られた膜を水洗し、95℃の温水中で1.5倍に延伸した。延伸後の中空糸膜は水洗した後に、30%グリセリンに2時間浸漬した後、1晩風乾した。その後、125℃の蒸気下にて1時間熱処理を施した。
[Example 1]
38% by weight of a vinylidene fluoride homopolymer having a weight average molecular weight of 417,000 and 62% by weight of gamma-butyrolactone were dissolved at 150°C. This resin solution was held at 100°C in the range of (Tc + 20)°C to (Tc + 55)°C for 20 seconds under a pressure of 1.2 MPa, and then the outer tube was heated to 108°C. The liquid was sent to the type mouthpiece. The resin solution was discharged 4.7 seconds after entering the double-tube spinneret. While the resin solution was passed through the outer tube of the spinneret, a 90% by weight aqueous solution of γ-butyrolactone at 100° C. was simultaneously discharged from the inner tube of the double-tube spinneret. The discharged resin solution was solidified for 1 minute in a bath containing an aqueous solution of 90% by weight of γ-butyrolactone at a temperature of 25°C. After solidification, the resulting film was washed with water and stretched 1.5 times in hot water at 95°C. The stretched hollow fiber membrane was washed with water, immersed in 30% glycerin for 2 hours, and air-dried overnight. After that, heat treatment was performed under steam at 125° C. for 1 hour.

得られた中空糸膜の膜性能および多糖閉塞状態、中間水分布は表1に示した通りであり、香味評価の平均点は4.2であった。 The membrane performance, polysaccharide clogging state, and intermediate water distribution of the obtained hollow fiber membrane were as shown in Table 1, and the average score of flavor evaluation was 4.2.

[実施例2]
重量平均分子量41.7万のフッ化ビニリデンホモポリマー38重量%とガンマブチロラクトン62重量%を150℃で溶解した。この樹脂溶液を、1.2MPaの圧力下で、(Tc+20)℃以上(Tc+55)℃以下の範囲内である100℃に20秒間保持した後、外側を125℃に加熱された配管に送液した後、100℃に加温した二重管式口金に送液した。125℃に加温された配管に入ってから5.4秒後に二重管式口金に送液された。樹脂溶液を口金の外側の管に通しながら、同時に、100℃のγ-ブチロラクトン90重量%水溶液を二重管式口金の内側の管から吐出した。吐出された樹脂溶液を、γ-ブチロラクトン90重量%の水溶液からなる温度25℃の浴中で1分固化させた。固化した後、得られた膜を水洗し、95℃の温水中で1.5倍に延伸した。延伸後の中空糸膜は水洗した後に、30%グリセリンに2時間浸漬した後、1晩風乾した。その後、125℃の蒸気下にて1時間熱処理を施した。
[Example 2]
38% by weight of a vinylidene fluoride homopolymer having a weight average molecular weight of 417,000 and 62% by weight of gamma-butyrolactone were dissolved at 150°C. This resin solution was held at 100°C in the range of (Tc + 20)°C to (Tc + 55)°C for 20 seconds under a pressure of 1.2 MPa, and then sent to a pipe whose outside was heated to 125°C. After that, the liquid was sent to a double tube type mouthpiece heated to 100°C. 5.4 seconds after entering the piping heated to 125° C., the liquid was sent to the double-pipe mouthpiece. While the resin solution was passed through the outer tube of the spinneret, a 90% by weight aqueous solution of γ-butyrolactone at 100° C. was simultaneously discharged from the inner tube of the double-tube spinneret. The discharged resin solution was solidified for 1 minute in a bath containing an aqueous solution of 90% by weight of γ-butyrolactone at a temperature of 25°C. After solidification, the resulting film was washed with water and stretched 1.5 times in hot water at 95°C. The stretched hollow fiber membrane was washed with water, immersed in 30% glycerin for 2 hours, and air-dried overnight. After that, heat treatment was performed under steam at 125° C. for 1 hour.

得られた中空糸膜の膜性能および多糖閉塞状態、中間水分布は表1に示した通りであり、香味評価の平均点は4.6であった。 The membrane performance, polysaccharide clogging state, and intermediate water distribution of the obtained hollow fiber membrane were as shown in Table 1, and the average score of flavor evaluation was 4.6.

[実施例3]
重量平均分子量41.7万のフッ化ビニリデンホモポリマー36重量%とガンマブチロラクトン64重量%を150℃で溶解した。この樹脂溶液を、1.2MPaの圧力下で、(Tc+20)℃以上(Tc+55)℃以下の範囲内である99℃に20秒間保持した後、外側の管を108℃に加熱された二重管式口金に送液した。樹脂溶液は、二重管式口金に入ってから5.2秒後に吐出された。樹脂溶液を口金の外側の管に通しながら、同時に、100℃のγ-ブチロラクトン90重量%水溶液を二重管式口金の内側の管から吐出した。吐出された樹脂溶液を、γ-ブチロラクトン90重量%の水溶液からなる温度25℃の浴中で1分固化させた。固化した後、得られた膜を水洗し、95℃の温水中で1.5倍に延伸した。延伸後の中空糸膜は水洗した後に、30%グリセリンに2時間浸漬した後、1晩風乾した。その後、125℃の蒸気下にて1時間熱処理を施した。
得られた中空糸膜の膜性能および多糖閉塞状態、中間水分布は表1に示した通りであり、香味評価の平均点は4.2であった。
[Example 3]
36% by weight of a vinylidene fluoride homopolymer having a weight average molecular weight of 417,000 and 64% by weight of gamma-butyrolactone were dissolved at 150°C. This resin solution was held at 99°C in the range of (Tc + 20)°C to (Tc + 55)°C for 20 seconds under a pressure of 1.2 MPa, and then the outer tube was heated to 108°C. The liquid was sent to the type mouthpiece. The resin solution was discharged 5.2 seconds after entering the double-tube spinneret. While the resin solution was passed through the outer tube of the spinneret, a 90% by weight aqueous solution of γ-butyrolactone at 100° C. was simultaneously discharged from the inner tube of the double-tube spinneret. The discharged resin solution was solidified for 1 minute in a bath containing an aqueous solution of 90% by weight of γ-butyrolactone at a temperature of 25°C. After solidification, the resulting film was washed with water and stretched 1.5 times in hot water at 95°C. The stretched hollow fiber membrane was washed with water, immersed in 30% glycerin for 2 hours, and air-dried overnight. After that, heat treatment was performed under steam at 125° C. for 1 hour.
The membrane performance, polysaccharide clogging state, and intermediate water distribution of the obtained hollow fiber membrane were as shown in Table 1, and the average score of flavor evaluation was 4.2.

[実施例4]
重量平均分子量41.7万のフッ化ビニリデンホモポリマー36重量%とジメチルスルホキシド64重量%を120℃で溶解した。この樹脂溶液を、1.2MPaの圧力下で、(Tc+20)℃以上(Tc+55)℃以下の範囲内である75℃に20秒間保持した後、外側の管を83℃に加熱された二重管式口金に送液した。樹脂溶液は、二重管式口金に入ってから4.8秒後に吐出された。樹脂溶液を口金の外側の管に通しながら、同時に、75℃のジメチルスルホキシド90重量%水溶液を二重管式口金の内側の管から吐出した。吐出された樹脂溶液を、ジメチルスルホキシド90重量%の水溶液からなる温度18℃の浴中で1分固化させた。固化した後、得られた膜を水洗し、95℃の温水中で1.5倍に延伸した。延伸後の中空糸膜は水洗した後に、30%グリセリンに2時間浸漬した後、1晩風乾した。その後、125℃の蒸気下にて1時間熱処理を施した。
[Example 4]
36% by weight of a vinylidene fluoride homopolymer having a weight average molecular weight of 417,000 and 64% by weight of dimethyl sulfoxide were dissolved at 120°C. After holding this resin solution at 75°C in the range of (Tc + 20)°C to (Tc + 55)°C for 20 seconds under a pressure of 1.2 MPa, the outer tube was heated to 83°C. The liquid was sent to the type mouthpiece. The resin solution was discharged 4.8 seconds after entering the double-tube spinneret. While the resin solution was passed through the outer tube of the spinneret, a 90% by weight aqueous solution of dimethylsulfoxide at 75° C. was discharged from the inner tube of the double-tube spinneret at the same time. The extruded resin solution was solidified for 1 minute in a bath of 90% by weight of dimethyl sulfoxide in an aqueous solution at a temperature of 18°C. After solidification, the resulting film was washed with water and stretched 1.5 times in hot water at 95°C. The stretched hollow fiber membrane was washed with water, immersed in 30% glycerin for 2 hours, and air-dried overnight. After that, heat treatment was performed under steam at 125° C. for 1 hour.

得られた中空糸膜の膜性能および多糖閉塞状態、中間水分布は表1に示した通りであり、香味評価の平均点は4.3であった。 The membrane performance, polysaccharide clogging state, and intermediate water distribution of the obtained hollow fiber membrane were as shown in Table 1, and the average score of flavor evaluation was 4.3.

[実施例5]
重量平均分子量41.7万のフッ化ビニリデンホモポリマー38重量%とガンマブチロラクトン62重量%を150℃で溶解した。この樹脂溶液を、1.2MPaの圧力下で、(Tc+20)℃以上(Tc+55)℃以下の範囲内である98℃に20秒間保持した後、外側を132℃に加熱された配管に送液した後、100℃に加温した二重管式口金に送液した。132℃に加温された配管に入ってから5.4秒後に二重管式口金に送液された。樹脂溶液を口金の外側の管に通しながら、同時に、100℃のγ-ブチロラクトン90重量%水溶液を二重管式口金の内側の管から吐出した。吐出された樹脂溶液を、γ-ブチロラクトン90重量%の水溶液からなる温度25℃の浴中で1分固化させた。固化した後、得られた膜を水洗し、95℃の温水中で1.5倍に延伸した。延伸後の中空糸膜は水洗した後に、30%グリセリンに2時間浸漬した後、1晩風乾した。その後、125℃の蒸気下にて1時間熱処理を施した。
[Example 5]
38% by weight of a vinylidene fluoride homopolymer having a weight average molecular weight of 417,000 and 62% by weight of gamma-butyrolactone were dissolved at 150°C. This resin solution was held at 98°C in the range of (Tc + 20)°C to (Tc + 55)°C for 20 seconds under a pressure of 1.2 MPa, and then sent to a pipe whose outside was heated to 132°C. After that, the liquid was sent to a double tube type mouthpiece heated to 100°C. 5.4 seconds after entering the piping heated to 132° C., the liquid was sent to the double-pipe mouthpiece. While the resin solution was passed through the outer tube of the spinneret, a 90% by weight aqueous solution of γ-butyrolactone at 100° C. was simultaneously discharged from the inner tube of the double-tube spinneret. The discharged resin solution was solidified for 1 minute in a bath containing an aqueous solution of 90% by weight of γ-butyrolactone at a temperature of 25°C. After solidification, the resulting film was washed with water and stretched 1.5 times in hot water at 95°C. The stretched hollow fiber membrane was washed with water, immersed in 30% glycerin for 2 hours, and air-dried overnight. After that, heat treatment was performed under steam at 125° C. for 1 hour.

得られた中空糸膜の膜性能および多糖閉塞状態、中間水分布は表1に示した通りであり、香味評価の平均点は4.1であった。 The membrane performance, polysaccharide clogging state, and intermediate water distribution of the obtained hollow fiber membrane were as shown in Table 1, and the average score of flavor evaluation was 4.1.

[実施例6]
二重管式口金の外側の管の温度を100℃とした以外は、実施例1に記載の方法と同様の方法で中空糸膜を得て、糸の一方の端部を熱圧着により目止めし、もう一方の端部はエポキシポッティング剤を用いて中空部とシリンジ針とを接着した。ビニルピロリドン/酢酸ビニルランダム共重合体(コリドンVA64;BASF社製、)からなる親水性高分子1000ppmを溶解した、0.1重量%エタノール水溶液に、作製した中空糸膜を浸漬させた後、シリンジで中空部の空気を抜きながら水溶液を膜内部へ透過させた。水溶液中から中空糸膜を取り出し液切りし、25kGyのγ線を照射して中空糸膜にビニルピロリドン/酢酸ビニルランダム共重合体を導入した。
[Example 6]
A hollow fiber membrane was obtained in the same manner as described in Example 1, except that the temperature of the outer tube of the double tube spinneret was set to 100°C, and one end of the fiber was sealed by thermocompression bonding. At the other end, an epoxy potting agent was used to bond the hollow portion and the syringe needle. Vinylpyrrolidone/vinyl acetate random copolymer (Kollidon VA64; manufactured by BASF). After immersing the prepared hollow fiber membrane in a 0.1% by weight ethanol aqueous solution in which 1000 ppm of a hydrophilic polymer is dissolved, the syringe is used. The aqueous solution was permeated into the membrane while removing the air from the hollow portion. The hollow fiber membrane was taken out from the aqueous solution, drained, and irradiated with 25 kGy of γ-rays to introduce a vinylpyrrolidone/vinyl acetate random copolymer into the hollow fiber membrane.

得られた中空糸膜の膜性能および多糖閉塞状態、中間水分布は表1に示した通りであり、香味評価の平均点は4.1であった。 The membrane performance, polysaccharide clogging state, and intermediate water distribution of the obtained hollow fiber membrane were as shown in Table 1, and the average score of flavor evaluation was 4.1.

[比較例1]
二重管式口金の外側の管の温度を100℃とした以外は、実施例1に記載の方法と同様の方法で中空糸膜を得た。
得られた中空糸膜の膜性能および多糖閉塞状態、中間水分布は表1に示した通りであり、香味評価の平均点は3.6であった。
[Comparative Example 1]
A hollow fiber membrane was obtained in the same manner as in Example 1, except that the temperature of the outer tube of the double-tube spinneret was 100°C.
The membrane performance, polysaccharide clogging state, and intermediate water distribution of the obtained hollow fiber membrane were as shown in Table 1, and the average score of flavor evaluation was 3.6.

[比較例2]
重量平均分子量41.7万のフッ化ビニリデンホモポリマー38重量%とガンマブチロラクトン62重量%を150℃で溶解した。この樹脂溶液を、1.2MPaの圧力下で、(Tc+20)℃以上(Tc+55)℃以下の範囲内である95℃に20秒間保持した後、外側の管を99℃に加熱された二重管式口金に送液した。樹脂溶液は、二重管式口金に入ってから4.7秒後に吐出された。樹脂溶液を口金の外側の管に通しながら、同時に、100℃のγ-ブチロラクトン90重量%水溶液を二重管式口金の内側の管から吐出した。吐出された樹脂溶液を、γ-ブチロラクトン90重量%の水溶液からなる温度5℃の浴中で1分固化させた。固化した後、得られた膜を水洗し、95℃の温水中で1.5倍に延伸した。延伸後の中空糸膜は水洗した後に、30%グリセリンに2時間浸漬した後、1晩風乾した。その後、125℃の蒸気下にて1時間熱処理を施した。
得られた中空糸膜の膜性能および多糖閉塞状態、中間水分布は表1に示した通りであり、香味評価の平均点は3.9であった。
[Comparative Example 2]
38% by weight of a vinylidene fluoride homopolymer having a weight average molecular weight of 417,000 and 62% by weight of gamma-butyrolactone were dissolved at 150°C. This resin solution was held at 95°C in the range of (Tc + 20)°C to (Tc + 55)°C for 20 seconds under a pressure of 1.2 MPa, and then the outer tube was heated to 99°C. The liquid was sent to the type mouthpiece. The resin solution was discharged 4.7 seconds after entering the double-tube spinneret. While the resin solution was passed through the outer tube of the spinneret, a 90% by weight aqueous solution of γ-butyrolactone at 100° C. was simultaneously discharged from the inner tube of the double-tube spinneret. The discharged resin solution was solidified for 1 minute in a bath of 90% by weight of γ-butyrolactone aqueous solution at a temperature of 5°C. After solidification, the resulting film was washed with water and stretched 1.5 times in hot water at 95°C. The stretched hollow fiber membrane was washed with water, immersed in 30% glycerin for 2 hours, and air-dried overnight. After that, heat treatment was performed under steam at 125° C. for 1 hour.
The membrane performance, polysaccharide clogging state, and intermediate water distribution of the obtained hollow fiber membrane were as shown in Table 1, and the average score of flavor evaluation was 3.9.

[比較例3]
重量平均分子量41.7万のフッ化ビニリデンホモポリマー36重量%とジメチルスルホキシド64重量%を120℃で溶解した。この樹脂溶液を、1.2MPaの圧力下で、(Tc+20)℃以上(Tc+55)℃以下の範囲内である75℃に20秒間保持した後、外側の管を80℃に加熱された二重管式口金に送液した。樹脂溶液は、二重管式口金に入ってから4.8秒後に吐出された。樹脂溶液を口金の外側の管に通しながら、同時に、75℃のジメチルスルホキシド90重量%水溶液を二重管式口金の内側の管から吐出した。吐出された樹脂溶液を、ジメチルスルホキシド90重量%の水溶液からなる温度5℃の浴中で1分固化させた。固化した後、得られた膜を水洗し、95℃の温水中で1.5倍に延伸した。延伸後の中空糸膜は水洗した後に、30%グリセリンに2時間浸漬した後、1晩風乾した。その後、125℃の蒸気下にて1時間熱処理を施した。
得られた中空糸膜の膜性能および多糖閉塞状態、中間水分布は表1に示した通りであり、香味評価の平均点は3.8であった。
[Comparative Example 3]
36% by weight of a vinylidene fluoride homopolymer having a weight average molecular weight of 417,000 and 64% by weight of dimethyl sulfoxide were dissolved at 120°C. This resin solution was held at 75°C in the range of (Tc + 20)°C to (Tc + 55)°C for 20 seconds under a pressure of 1.2 MPa, and then the outer tube was heated to 80°C. The liquid was sent to the type mouthpiece. The resin solution was discharged 4.8 seconds after entering the double-tube spinneret. While the resin solution was passed through the outer tube of the spinneret, a 90% by weight aqueous solution of dimethylsulfoxide at 75° C. was discharged from the inner tube of the double-tube spinneret at the same time. The extruded resin solution was solidified for 1 minute in a bath containing 90% by weight of dimethyl sulfoxide in an aqueous solution at a temperature of 5°C. After solidification, the resulting film was washed with water and stretched 1.5 times in hot water at 95°C. The stretched hollow fiber membrane was washed with water, immersed in 30% glycerin for 2 hours, and air-dried overnight. After that, heat treatment was performed under steam at 125° C. for 1 hour.
The membrane performance, polysaccharide clogging state, and intermediate water distribution of the obtained hollow fiber membrane were as shown in Table 1, and the average score of flavor evaluation was 3.8.

[比較例4]
重量平均分子量41.7万のフッ化ビニリデンホモポリマー38重量%とガンマブチロラクトン62重量%を150℃で溶解した。この樹脂溶液を、1.2MPaの圧力下で、(Tc+20)℃以上(Tc+55)℃以下の範囲内である98℃に20秒間保持した後、外側を140℃に加熱された配管に送液した後、100℃に加温した二重管式口金に送液した。140℃に加温された配管に入ってから5.4秒後に二重管式口金に送液された。樹脂溶液を口金の外側の管に通しながら、同時に、100℃のγ-ブチロラクトン90重量%水溶液を二重管式口金の内側の管から吐出した。吐出された樹脂溶液を、γ-ブチロラクトン90重量%の水溶液からなる温度25℃の浴中で1分固化させた。固化した後、得られた膜を水洗し、95℃の温水中で1.5倍に延伸した。延伸後の中空糸膜は水洗した後に、30%グリセリンに2時間浸漬した後、1晩風乾した。その後、125℃の蒸気下にて1時間熱処理を施した。
[Comparative Example 4]
38% by weight of a vinylidene fluoride homopolymer having a weight average molecular weight of 417,000 and 62% by weight of gamma-butyrolactone were dissolved at 150°C. This resin solution was held at 98°C in the range of (Tc + 20) °C to (Tc + 55) °C for 20 seconds under a pressure of 1.2 MPa, and then sent to a pipe whose outside was heated to 140 °C. After that, the liquid was sent to a double tube type mouthpiece heated to 100°C. 5.4 seconds after entering the piping heated to 140° C., the liquid was sent to the double-pipe mouthpiece. While the resin solution was passed through the outer tube of the spinneret, a 90% by weight aqueous solution of γ-butyrolactone at 100° C. was simultaneously discharged from the inner tube of the double-tube spinneret. The discharged resin solution was solidified for 1 minute in a bath containing an aqueous solution of 90% by weight of γ-butyrolactone at a temperature of 25°C. After solidification, the resulting film was washed with water and stretched 1.5 times in hot water at 95°C. The stretched hollow fiber membrane was washed with water, immersed in 30% glycerin for 2 hours, and air-dried overnight. After that, heat treatment was performed under steam at 125° C. for 1 hour.

得られた中空糸膜の膜性能および多糖閉塞状態、中間水分布は表1に示した通りであり、香味評価の平均点は3.1であった。 The membrane performance, polysaccharide clogging state, and intermediate water distribution of the obtained hollow fiber membrane were as shown in Table 1, and the average score of flavor evaluation was 3.1.

Figure 2022170736000010
Figure 2022170736000010

本発明の中空糸膜は排水処理、浄水処理、工業用水製造などの水処理用途、ならびに食品、医薬の製造などの用途に用いることができる。
The hollow fiber membrane of the present invention can be used for water treatment applications such as wastewater treatment, water purification treatment, and industrial water production, as well as applications such as food and pharmaceutical production.

Claims (3)

球状構造を有する層を備える分離膜であって、
前記球状構造がポリフッ化ビニリデン系樹脂を含有し
前記層の厚みLが60μm以上500μm以下であり、
前記分離膜は、第1面および第2面を有し、
前記分離膜の断面において、膜厚方向に5μm幅で区切られた領域のうち、下記多糖閉塞試験で得られた多糖閉塞状態における多糖成分の存在量が最大の領域Spmaxと最小の領域Spminにおける多糖成分の存在量比Pmax/Pminが100.8以上102.5以下であり、
SpmaxとSpminの間に前記5μm幅の領域が7つ以上存在し、
かつSpmaxがSpminより第1面に近い領域である分離膜。
多糖閉塞試験:平均分散径が100nm以上1000nm以下の水溶性多糖成分を2.0重量%含有し、エタノールを5.0重量%含有する水溶液を2.0m/m/dayで第1面に供給することで定流量ろ過し、膜間差圧が初期膜間差圧の10倍になった時点でろ過を停止させる。
A separation membrane comprising a layer having a spherical structure,
the spherical structure contains a polyvinylidene fluoride-based resin, and the thickness L of the layer is 60 μm or more and 500 μm or less;
The separation membrane has a first surface and a second surface,
In the cross section of the separation membrane, among the regions separated by a width of 5 μm in the film thickness direction, the region Sp max and the region Sp min where the abundance of the polysaccharide component in the polysaccharide clogging state obtained in the polysaccharide clogging test described below is maximum and minimum. The polysaccharide component abundance ratio P max /P min is 10 0.8 or more and 10 2.5 or less,
Seven or more of the 5 μm wide regions exist between Sp max and Sp min ,
and a separation membrane in which Sp max is closer to the first surface than Sp min .
Polysaccharide occlusion test: An aqueous solution containing 2.0% by weight of a water-soluble polysaccharide component having an average dispersion diameter of 100 nm or more and 1000 nm or less and 5.0% by weight of ethanol was applied to the first surface at 2.0 m 3 /m 2 /day. Filtration is performed at a constant flow rate by supplying to , and the filtration is stopped when the transmembrane pressure difference becomes 10 times the initial transmembrane pressure difference.
多糖成分の存在量比が3×Pmin未満となる領域のうち、最も第1面に近い領域をSp(min-1)とSpmaxとの間に前記5μm間隔の領域が5つ以上存在する
請求項1に記載の分離膜。
Among the regions where the abundance ratio of the polysaccharide component is less than 3×P min , there are 5 or more regions with an interval of 5 μm between Sp (min−1) , which is the region closest to the first surface, and Sp max . The separation membrane according to claim 1.
前記領域のうち、下記式(1)で表される融解熱量Qが最大の領域Sqmaxと最小の領域Sqminにおける融解熱量比Qmax/Qminが2.0以上50.0以下であって、
SqmaxとSqminの間に前記5μm幅の領域が7領域以上存在し、
かつSqmaxがSqminより第1面に近い領域である
請求項1または2に記載の分離膜。
Figure 2022170736000011
dq/dt:領域Sにおける体積当たり示差走査熱量変化(J/K/cm
t:走査温度(K)
Among the regions, the heat of fusion ratio Q max /Q min in the region Sq max where the heat of fusion Q i is the maximum and the region Sq min where the heat of fusion Q i is the minimum expressed by the following formula (1) is 2.0 or more and 50.0 or less. hand,
7 or more regions with a width of 5 μm exist between Sq max and Sq min ,
3. The separation membrane according to claim 1, wherein Sq max is closer to the first surface than Sq min .
Figure 2022170736000011
dq i /dt: Differential scanning calorimetry change per volume in region Si (J/K/cm 3 )
t: scanning temperature (K)
JP2022074186A 2021-04-28 2022-04-28 separation membrane Pending JP2022170736A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021075666 2021-04-28
JP2021075666 2021-04-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022170736A true JP2022170736A (en) 2022-11-10

Family

ID=83944504

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022074186A Pending JP2022170736A (en) 2021-04-28 2022-04-28 separation membrane

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2022170736A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101409712B1 (en) Porous membrane of vinylidene fluoride resin and process for producing the same
AU2006346599B2 (en) Fluororesin polymer separation membrane and process for producing the same
JP4931796B2 (en) Vinylidene fluoride resin hollow fiber porous membrane, water filtration method using the same, and production method thereof
CN113694745B (en) UPE porous membrane with high specific surface area and preparation method and application thereof
CN113332861A (en) Ultra-high molecular weight polyethylene porous membrane and preparation method and application thereof
JP2010046621A (en) Separation refining method of inorganic nanoparticle
JP6184049B2 (en) Porous membrane and method for producing the same
JP2003320228A (en) Manufacturing method for microporous membrane and microporous membrane
US20010047959A1 (en) Polyacrylonitrile-based filtration membrane in a hollow fiber state
JP2022170736A (en) separation membrane
JP6958745B2 (en) Separation membrane
EP0923984B1 (en) Polyacrylonitrile-based hollow-fiber filtration membrane
JP2019130522A (en) Hollow fiber membrane, manufacturing method of hollow fiber membrane, and production method of beer, wine or japanese sake using hollow fiber membrane
KR101335948B1 (en) Manufacturing method of separation membrane for water treatment and separation membrane for water treatment thereby
US20200324233A1 (en) Porous membrane
KR20190022545A (en) Composite Porous Hollow Fiber Membrane, Manufacturing Method of Composite Porous Hollow Fiber Membrane, Operation Method of Composite Porous Hollow Fiber Membrane Module and Composite Porous Hollow Fiber Membrane Module
WO2022231002A1 (en) Hollow fiber membrane and manufacturing method therefor
US20240216871A1 (en) Hollow fiber membrane and manufacturing method therefor
CN110026090B (en) Porous membrane
JP6051750B2 (en) Polyolefin porous hollow fiber membrane and method for producing the same
JPS63260938A (en) Porous membrane having heat resistance imparted thereto and its production
JP2021053636A (en) Method for filtering fermentation liquid
US20170165613A1 (en) Hollow fiber membranes formed from trans-1,3,3,3-tetrafluoropropene and vinylidene difluoride fluoropolymers
JP2014200752A (en) Porous polymer membrane
CN117222472A (en) Hollow fiber membrane and method for producing same